Skocz do treści

Instytut Biologii Ssaków Polskiej Akademii Nauk, Białowieża


Nornik północny (Microtus oeconomus) - Wpływ zróżnicowania masy ciała i tempa metabolizmu na dostosowanie (fitness) osobników

Prowadzący projekt:

Karol Zub

Paulina Szafrańska

Założenia projektu

Masa ciała oraz wydatki energetyczne są cechami osobniczymi leżącymi w centrum zainteresowań zarówno ekologii, jak i fizjologii. Pomimo faktu, iż paradygmat ewolucji jest podstawą nauk biologicznych, to jednak wciąż niewiele jest prac prowadzonych na wolno-żyjących populacjach zwierząt, analizujących mechanizmy mikroewolucji tych cech. Wciąż również nie ma pewności, czy bezpośrednim obiektem selekcji naturalnej są wydatki energetyczne wymuszające ewolucyjne dostosowanie masy ciała, czy też to masa ciała jest bezpośrednim celem selekcji, za którą podążają zmiany tempa wydatkowania energii. W naszych badaniach oszacowaliśmy siłę i kierunkowość selekcji naturalnej na osobniczą masę ciała, tempo metabolizmu maksymalnego (PMR) i podstawowego (BMR) w populacji nornika północnego Microtus oeconomus, sztucznie utworzonej z osobników o skrajnie niskim i wysokim PMR, zamkniętej w szczelnej zagrodzie zbudowanej w naturalnym środowisku bytowania norników. Nasz projekt oparty jest na następujących założeniach. W cyklu rocznym poszczególne osobniki poddawane są silnym, przeciwstawnym presjom selekcyjnym. Zimą ich przeżywalność zależy od wydatków energetycznych (będących wypadkową tempa metabolizmu i masy ciała), latem zaś od sukcesu reprodukcyjnego fenotypowej.skorelowanego dodatnio z masą ciała. Stąd też przewidujemy, że osobniki małe, lepiej przeżywające zimę, powinny charakteryzować się niższym sukcesem reprodukcyjnym niż osobniki większe. Hipotezę tę testujemy w oparciu o analizę przeżywalności osobników o znanych cechach fenotypowych i znajomość struktury pokrewieństw, odtwarzaną z użyciem markerów genetycznych. Pozwala to na określenie gradientów selekcyjnych oraz poznanie struktury wariancji genetycznej badanych cech z wykorzystaniem modelu zwierzęcego (animal model), bądź metod opartych na analizie kowariancji pokrewieństw genetycznych i podobieństwa fenotypowego. Alternatywnie, zmiany masy ciała odzwierciedlać mogą jedynie plastyczność fenotypu, której zakres również podlega dziedziczeniu. Wówczas możemy stwierdzić czy osobniki mogące w większym stopniu modyfikować swoja masę i tempo metabolizmu będą się charakteryzowały wyższym dostosowaniem niż osobniki o małej plastyczności.

 

Wstępne wyniki

Wstępne wyniki w dużej mierze potwierdziły nasze założenia. W ciągu całego okresu badań zaobserwowany istotne zmiany kierunków zimowej selekcji na badane cechy. Zimą 2006/2007 lepiej przeżywały osobniki o niższej masie ciała. Efekt ten był jednak skorelowany z wiekiem zwierząt, gdyż wyższa śmiertelność dotyczyła osobników starszych, które u tego gatunku są z reguły cięższe. W sezonach 2007/2008 i 2008/2009 brak było wpływu masy ciała na przeżywalność norników. Zimą 2007/2008 zimowa przeżywalność norników była pozytywnie skorelowana ze spoczynkowym tempem metabolizmu (przeżywały osobniki o wyższym RMR), natomiast zimą 2008/2009 z maksymalnym tempem metabolizmu (lepiej przeżywały osobniki o wyższym PMR). Maksymalne tempo metabolizmu na przestrzeni lat było ujemnie skorelowane z RMR. Sukces rozrodczy norników, mierzony całożyciową liczbą potomstwa, był pozytywnie skorelowany z masą ciała a negatywnie z maksymalnym tempem metabolizmu (PMR).

Wysoka śmiertelność zimowa w połączeniu ze zmiennymi kierunkami selekcji sprzyjała utrzymywaniu się wysokiej wariancji genetycznej w badanej populacji. Na podstawie analizy markerów molekularnych udało się zrekonstruować strukturę pokrewieństwa (rodowody) w badanej populacji i oszacować odziedziczalności masy ciała, RMR i PMR z wykorzystaniem „modelu zwierzęcego”. Odziedziczalność wszystkich cech była stosunkowo niska (h2 < 0.3). W przypadku masy ciała widać było istotny wpływ efektu matczynego, natomiast w przypadku PMR silnie zaznaczał się wpływ warunków środowiska. W związku z tym zakładamy, że duża część zmienności badanych cech, zarówno sezonowa jak i między poszczególnymi latami, jest przede wszystkim związana z plastycznością fenotypową, umożliwiającą nornikom szybkie reagowanie na bardzo trudne i zmienne warunki środowiskowe.

Tematy powiązane:

© 2011 Instytut Biologii Ssaków PAN w Białowieży

Wróć do treści