Author: Jerry Husak 第2页,共3页

我是明尼苏达州圣保罗市圣托马斯大学的副教授。我的研究重点是了解自然选择和性选择的过程如何塑造生理和形态特征。我研究肛门动物,以了解生活史上的权衡,以及内分泌系统如何演变以调节社会行为。

SICB 2016:女性流失的后果

你看着’对我?照片来源蒂姆·诺里斯(Tim Norriss)

人们常说获胜不是全部。对于人类和我们玩的游戏来说可能是正确的,但是不幸的是,对于大多数失去比赛的动物而言,无论它们生存还是繁殖都会产生严重的影响。对动物竞赛的研究已经在雄性中进行了详尽的研究,我们知道,输给对手可能意味着您获得的交配成功很少或没有。但是,如果您是女性,我们对输赢的后果知之甚少。杰西·玛格娜(JessMagaña)和 马特·洛夫恩 (来自俄克拉荷马州立大学)询问女性在赢得比赛或输掉比赛后会发生什么情况,而她们曾经获得过我最喜欢的演讲标题之一:“大小蜥蜴都同意失败,但对胜利的反应则不同。”

他们研究了棕褐色的雌性雌性,据称它们相互攻击。胜者和败者由笼中的居留权预先确定。那些在自己的笼子里竞争的雌性是赢家,而被放在另一只蜥蜴笼子里的那些是输家。他们被允许互动,然后玛格纳娜监控了他们的繁殖。先前的研究表明,失败者产卵的速度更快,这表明后代的卵黄减少,因此卵子的成功可能会降低。

胜者和败者之间的比较令人惊讶地发现,大多数生殖特征(例如蛋大小,孵化时间和性别比)几乎没有差异。但是,当他们研究体型对生殖性状的影响时,胜利者和失败者之间存在明显差异。在失败者中,对生殖的投资与体型无关。但是,在获胜者中,大小是相关的,大小反映了该物种的年龄。小型(年轻)优胜者产卵后很快就会孵化,而大型(旧)优胜者产卵时则需要更长的孵化时间。他们将这解释为投资于潜在的未来繁殖的不同策略:老得奖者应投资于当前的后代,而年轻的得奖者应投资于潜在的未来后代。这一有趣的发现凸显了这样一个事实,即关于母亲的环境和经历如何影响其后代生活的微妙之处,还有很多东西要学。

SICB 2016:棕色Anole rest形成

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在整个动物(左)和组织学(右)水平上显示有和没有顶峰的棕Anole。图片来自Ademi和Rand海报。

如果您曾经到过棕色小茴香,那您就会知道这些雄性会很有攻击性。这种侵略的一部分涉及沿着颈部和背部的波峰的扩大。波峰是由迅速涌入波峰组织的液体引起的。已经讨论了它是如何工作的 这里 以前,但是 马特·兰德的卡尔顿学院的研究小组继续尝试阐明导致激素形成的激素途径。阿迪米(Ademi)和兰德(Rand)使用一种实验方法来发现激活了哪些分子受体以引起波峰形成。全身和局部注射各种化学药品和药物,为它们的工作原理提供了诱人的线索。

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刺激cAMP活性的局部注射会导致局部波峰形成(顶部),而全身注射会导致整个波峰形成(底部)。图片来自Ademi和Rand海报。

他们发现,经过多次抑制性和刺激性药物操作后,肾上腺素可能通过肾上腺素作用于像肾上腺素能受体的Beta-2刺激肾上腺素,肾上腺素能刺激环AMP(cAMP)活性,引起血管扩张(血管扩大)和液体进入the。这种从B2-肾上腺素能受体开始的活性与哺乳动物循环系统(包括我们)中的功能基本相同。他们还刺激了cAMP活性而不刺激B2样肾上腺素受体,并发现了相似的结果。您可以看到下面的响应有多么剧烈,他们使用局部注射仅在注射部位形成波峰!肾上腺素与B2样肾上腺素能受体的结合作为交流分子的使用,使波峰形成的快速时间过程变得有意义。关于血管舒张机制如何引起波峰中的流体释放,还有一些未知的方面,但他们正在积极研究中。

SICB 2016:跨越不同梯度的血液生理学

像夏尔巴协作一样的肛门吗?照片来自Reddit

当您习惯住在低海拔到中等海拔的地方时, 具有挑战性的 参观高海拔地方。在高海拔地区,氧气分压的下降使您的身体难以向组织输送相同数量的氧气。这就是为什么国家橄榄球联盟的球员经常在丹佛打比赛(下周见季后赛!)的原因。但是,生活在高海拔地区的生物(包括人类) 进化的 在这种充满氧气的环境中应对生活的多种方式。我们对不同生物甚至同一近亲物种中心血管的同一方面是否发生变化的了解还很少。好吧,有比这更好的生物体来解决这些问题了!

几乎没有人阅读此博客,不会熟悉大安的列斯生态体的故事,对于解决与海拔和适应有关的问题非常有用。它们沿着岛内陡峭的海拔梯度生活,并且这种梯度存在于整个岛上。虽然,加勒比海大茴香已成为许多研究的主题,这些研究表明,人体的大小和形状以及运动能力和 内分泌功能,我们对它们如何应对心血管方面的海拔挑战的了解却少得多。

研究的物种和地点在多米尼加共和国。 Webber等人的照片。's poster.

研究的物种和地点在多米尼加共和国。 Webber等人的照片。’s poster.

Miguel Webber,实验室的本科生 米歇尔·约翰逊(Michele Johnson) 三一大学的研究人员与布兰妮·伊万诺夫(Brittney Ivanov)一起研究了多米尼加共和国五种生态形态的13个物种的几种血液生理特征,以确定海拔升高是否已成为氧气输送机制演变的重要驱动力。尽管看了许多令人印象深刻的特征,包括血细胞比容(红细胞比例),血红蛋白浓度和红细胞大小,但Miguel才发现跨物种观察时血红蛋白浓度与海拔高度呈正相关。

一项更有趣的发现是,Miguel测量的血液生理变量没有一个是ecomorph特异的。但是,这是有道理的,因为生态型的成员生活在广阔的地理区域和海拔高度梯度中。诸如Miguel的生理学研究提供了有趣的见解,说明了肛门如何适应环境,并强调生态型成员并不能决定一切。

SICB 2015:大型免疫反应是否提供更多保护?

棕色anole摄影:Amber Brace。

棕色anole摄影:Amber Brace。

免疫系统可能很昂贵, 即使是肛门。但是,尽管在自然种群上进行了大量工作,以检查动物何时以及为何使用其免疫系统,以及其在能源方面的成本高昂,但人们对病原体更大(成本更高)的免疫反应是否能提供更多保护仍知之甚少。换句话说,重大的免疫反应是否值得所有代价?这是什么 琥珀色支撑,是一名研究生 马蒂·马丁(Marty Martin)’s lab 南佛罗里达大学的学生一直在尝试测试。琥珀在佛罗里达州引进的棕色小茴香中使用实验性疟疾感染来确定免疫反应的高成本是否会导致更好地预防该疾病。尽管疟疾自然发生在佛罗里达州的棕色肛门中,但Amber首先必须制定实验方案才能成功感染蜥蜴。她给一组低剂量的疟疾,另一组高剂量的疟疾。有趣的是,只有高剂量组被感染。一旦解决了这个问题,她便可以测试实验性感染如何影响个体。

由于疟疾最终会导致红细胞的破裂,因此她预测较高的疟疾负担将与未成熟红细胞数量的变化(从感染前到感染后)成正相关,这正是她发现的结果。这表明患有更大的疟疾感染的个体通过产生更多来补偿丢失的红细胞。也许最重要的是,她发现疟疾负担与白细胞数量变化之间存在负相关关系。这表明,大大增加一组免疫细胞(白细胞)的个体能够减少其疟疾负担。因此,似乎增强的免疫反应确实可以提供额外的保护,而且激活的免疫系统的高成本值得投资。

疟疾的生命周期,显示出感染了红细胞(红细胞)。图片来自malariasite.com

疟疾的生命周期,显示出感染了红细胞(红细胞)。图片来自malariasite.com

SICB 2015:性能下降的大城市之旅

Anolis stratulus,研究的物种之一。 Jerry Husak摄。

Anolis stratulus,研究的物种之一。 Jerry Husak摄。

肛门是 没有陌生人 到城市环境。实际上,许多anole物种在城市中似乎还不错。但是,他们确实面临着本机环境中不存在的许多不同挑战。一个例子是肛门移动的栖息处。安德鲁·巴特斯(Andrew Battles), 杰森·科贝(Jason Kolbe)’s lab 罗德岛大学的一位研究人员对探索自然种群和城市种群对两种茴香物种的栖息地利用有何不同,以及栖息地的利用可能对其运行表现有何影响感兴趣。安德鲁学习 cristatellus 地层 在英属维尔京群岛的瓜纳岛上测量各种类型鲈鱼的鲈鱼平滑度/粗糙度,鲈鱼的使用和冲刺性能。

在城市环境中,蜥蜴最常出现在人工栖息的地方,而不是自然栖息地。这很有趣,因为与诸如树枝和树干的自然栖息地相比,这种人造基质倾向于垂直定向并且明显更平滑。正如预测的那样,蜥蜴在光滑且垂直的基材上的跑动更慢,这在较大的雄性中最为明显 cristatellus 与较小的女性相比 cristatellus 以及 地层。因此,尽管最佳的基材使用可能是倾斜,粗糙,自然的栖息地,但这些圆环在城市环境中使用的是更光滑,更垂直的人工栖息地。这适合 主题 present at this year’在SICB会议上,动物起初通常以违反直觉的方式运动。这样的栖息地决定如何影响适应性仍然是一个悬而未决的问题。未来的工作将调查栖息地的可用性和替代性逃生策略如何影响栖息地的选择。

SICB 2015:拖尾会降低生长和繁殖吗?

切开

Anole的图象有再生的尾巴的。破损(和再生)点用箭头显示。图片来自Wired.com

这事发生在我们所有人身上:当您抓住一只肛门时,您要尽力不折断尾巴,但是不可避免地会碰到它。作为读者 Anole年鉴 知道,许多种类的蜥蜴,包括肛门,都失去了作为防御机制的尾巴。虽然失去一条称为自动切尾的尾巴会对男性的社会地位产生不利影响,并降低运动能力,但对于旨在使蜥蜴存活以繁殖另一天的策略,我们对其他潜在成本的了解较少。麦肯齐·奎因(McKenzie Quinn),本科生 米歇尔·约翰逊(Michele Johnson)的实验室 三一大学的研究人员想知道如何丢失那么多组织,然后进行更换,这可能会从其他重要过程中夺走可用资源。她在实验中去除了绿色小茴香的尾巴后的三周内,测量了肝脏中卵数,卵大小,体重和脂肪量的变化。将这些雌性与未切除尾巴的对照组进行比较。

在实验过程中,尾巴被自动切除的蜥蜴会重新长尾,而尾巴完整的对照组的尾巴生长极小。令人惊讶的是,两组之间在所测量的任何性状上都没有差异。尾巴被自动切除的雌性的生长量,大小相同的卵和肝脏中积累的脂肪也一样多。这表明在实验室环境中,雌性并没有从生长和繁殖中夺回资源来重新长出尾巴。未来的实地研究和对资源可用性的其他操纵可能有助于我们了解与这种诱人且看似昂贵的防御策略相关的成本。

SICB 2015:社会行为的内分泌机制

Kircher等人研究的物种。图片归Bonnie Kircher所有。

的读者 Anole年鉴 可能熟悉加勒比地区的肛门栖息地使用和形态惊人的趋同演化,但是相应的社会行为趋异和趋同演化最近引起了酒精学家的兴趣。社会行为的物种差异似乎是由于睾丸激素(一种调节许多其他脊椎动物行为的类固醇激素)的差异所致,但这 似乎并非如此。 Bonnie Kircher,前身为 米歇尔·约翰逊(Michele Johnson)的实验室 三一大学,目前在 佛罗里达大学,研究了荷尔蒙信号传导的其他哪些方面可能与西班牙裔肛门中所见社会行为的多样性有关。由于激素只能作用于具有受体的组织,因此激素受体的变化可能解释了与血液中激素水平无关的行为差异。由于肛门的行为差异涉及俯卧撑显示和脱垂延伸的变化,因此直觉上看,负责这些显示的肌肉中睾丸激素受体(雄激素受体)可能存在差异。

邦妮研究了六种类型的肛门,它们的俯卧撑和脱垂显示频率不同: A. bahorucoensis,A。brevirostris,A。carolinensis,A。coelestinus,A。cybotes, 奥尔索尼。在测量了这六个物种的显示频率后,研究人员量化了对俯卧撑显示器(二头肌)和去皮显示器(陶瓷舌骨)很重要的两条肌肉中雄激素受体的数量。如预测的那样,结果显示,具有较高俯卧撑展示率的物种比具有较低俯卧撑频率的物种在其二头肌中具有更多的雄激素受体。有趣的是,对于控制舌垂延伸的类舌骨肌而言并非如此。舌骨舌骨的雄激素受体密度和去皮显示频率之间没有关系。这些结果提供了诱人的线索,提示仍然是anole行为多样性基础的一个仍然神秘的机制。

SICB 2015:棕Anole的饮食和身体状况

布朗·安诺(Dan Warner)摄。

尽管有大量关于资源可利用性如何影响生理,行为和繁殖(许多其他方面)的文献,但令人惊讶的是,我们对自然界中个别饮食的组成知之甚少。要真正知道自己是否在吃东西,就必须了解自己在吃什么。 丹·华纳 来自阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员着手利用佛罗里达州一个岛上的棕色小茴香种群的一些非常有趣的初步数据进行了研究。他将潜在的猎物困在岛上两种截然不同的栖息地类型中:内陆森林和开阔的海岸线。海岸线上主要有海洋来源的猎物(两栖类),而森林中则有更多的陆生昆虫,如蟑螂。然后,华纳博士想知道饮食上的这些差异是否会影响这些栖息地中大茴香的身体成分。

这里的方法是最好的部分。 Warner博士使用了通常用于啮齿动物实验动物的定量磁共振(QMR)技术来确定人体成分。他发现,与相同个体的化学car体分析相比,QMR的瘦肉和脂肪量估计值之间存在非常强的匹配性。而且,QMR措施只需大约5分钟即可完成!这种估计身体成分的非侵入性,非致命性方法对试图将这些特征与机体适应性(即生存和生殖成功)联系起来的研究具有重大意义。它没有’努力追踪因化学car体分析而牺牲的个体的生存情况。他还建议,这种现已通过验证的方法对于测试典型的身体状况测量值(例如质量长度残差)是否实际上是正确的估计非常重要。它没有’听起来不适合我们的典型状况,但他很快就会讲这个故事!

回到饮食’对蜥蜴的身体成分的影响,结果表明,与海岸线上的蜥蜴相比,岛内的蜥蜴的脂肪量更大,瘦肉量更少。他计划继续在具有相似栖息地类型的复制岛上重复研究,并研究身体组成变化的长期后果。这种新方法将为进行有趣的研究打开大门,请继续关注!

SICB 2015: 长鼻扁桃 Display Behavior

长鼻扁桃,显示男性特有的长鼻。摄影:D。Luke Mahler。

A 时间 喜爱 这里 Anole年鉴,厄瓜多尔有角Anole(长鼻扁桃)在SICB露面。厄瓜多尔天主教大学的迭戈·基罗拉(Diego Quirola)及其同事描述了在社交互动中使用长鼻的情况。他们捕获了男性和女性的肛门,并录制了分阶段的男女互动。从视频中,他们能够量化这些迷人的蜥蜴的行为模式。他们做了一些非常像anole的行为,但是他们绝对有自己的才能!拥有如此迷人的动物油性附肢,人们可以期待象鼻的一些重要功能,而一个人不会失望。观看迭戈展示的视频后,他们发现社交行为非常让人联想到变色龙,雄性在做更典型的anole去皮延伸过程时会喘着气,curl着尾巴并摇晃。

然后是长鼻。这种结构与去皮很像,是在求爱和激动互动中使用的。在这两种情况下,雄性实际上举起了鼻。是的,他们可以上下移动长鼻,这在带有附肢附件的变色龙中是看不到的(不,我们不’不知道他们是怎么做的!)。迭戈建议,象其他蜥蜴在交配时一样,抬起长鼻以刺激雌性或允许雄性咬颈背。雄性也表现出一种称为“长鼻蓬勃”的行为,其中,在将头左右移动时,长鼻显眼。在激动互动中,尽管它们仍在进行这些分析,但它可以作为主导指标。长鼻猿似乎在侵略性的低端,但是雄性偶尔会打斗并锁住下巴。在男性打架中,长鼻可能会妨碍您的活动,并且在这些打架中似乎故意将其抬起。他们有可能抬起它,以防止对手的雄性卡住他们的鼻子,或者可以移动它,以便他们更好地咬人。我非常希望对这些肛门有更多的了解,我并不感到失望。随着对这些令人着迷的茴香的研究工作的不断深入,我们将能够更好地理解为什么它进化出了如此有趣且非肛门状的附属物,以及与之相关的独特行为。

雌激素途径负责面部延长

为什么不开心?

为什么不开心?

当大多数人想到脊椎动物性二态性(两性之间的差异)时,他们会想到海豹或马鹿。当然,我们大多数人都会想到许多Anole物种在大小和形状上都有明显的二态性。确实,anoles曾是出色的 模型系统 为了 研究 性二态性,尤其是 进化力 引起它。尽管自达尔文以来我们对性二态性进化的理解有了显着进步,但我们在HOW方面的进展较少。也就是说,在发育过程中,当基因组如此相似时,什么机制会导致性别之间的极端差异?

当我们想到雄性比雌性更大或形状不同且具有武器或装饰品的脊椎动物时,我们几乎立即想到睾丸激素是造成性别差异的机制。一旦发生性成熟,睾丸就会开始分泌睾丸激素,从而改变男性的表型轨迹。虽然肯定有循环睾丸激素有证据 这种效果 一些蜥蜴,是否总是这样?它是否适用于特定的身体部位,而不仅仅是整体尺寸?除了循环激素外,受体如何参与二态性的发展?在新论文中 Sanger等。,描述了蜥蜴中性蜥蜴的一种新的性二态性发育途径。 卡罗莱那州 进化枝 显着延长男性相对于女性的面孔.

图1a。来自Sanger等。 (2014年),显示了肛门进化枝之间的头部形状二态性的差异。请注意,卡罗莱纳州进化枝的成员A. maynardi的男性长脸。

图1a。来自Sanger等。 (2014年),显示了肛门进化枝之间的头部形状二态性的差异。请注意,卡罗莱纳州进化枝的成员A. maynardi的男性长脸。

Sanger等。测试了几种不同途径的性别差异是否导致了观察到的头部形状异形。 卡罗林 compared to two non-卡罗莱那州 species (cristatellus萨格雷)的男性面孔较短。他们结合发展和分子遗传学方法显示,男性头部的极端伸长 卡罗莱那州 蜥蜴不是由于雄激素途径(即睾丸激素)或生长激素轴(即胰岛素样生长因子)引起的。相反,他们发现雌激素途径发生了重大变化。具体来说,在性成熟时,雄性会降低雌激素受体的表达(β),这是信号级联反应的开始,最终导致男性头骨中涉及骨骼生成的基因上调。

Sanger等人的图4。 (2014年),显示了A. carolinensis面部延长的分子途径。

Sanger等人的图4。 (2014年),显示了A. carolinensis面部延长的分子途径。

对性二态性发展的新机制的这种确定肯定会刺激对肛门及其他领域的进一步的进化研究。对于初学者来说,是导致其他物种中男性面部伸长的同一途径 卡罗莱那州 进化论,还是更多的“传统”机制在那里运作?这项重要的研究强调,研究人员需要考虑信号系统的所有方面,包括循环激素,其受体和由特定途径激活产生的信号级联。显然,Sanger等人的论文。这是朝着正确的方向迈出的极好的一步,以了解发育途径如何导致成年男子的肛门差异,并且还将引导其他研究者考虑各种发育机制,以阐明成年后的行为方式。

Sanger TJ,Seav SM,Tokita M,Langerhans RB,Ross LM,Losos JB,Abzhanov A. 2014年。 Anolis 蜥蜴。皇家学会学报B 281:20140329。

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