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成都生物所研究揭示青海沙蜥动态视觉信号变异的无氧代谢调控机制
发表日期: 2021-04-08 编辑: 朱鑫鑫 文章来源:动物行为与仿生项目组
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 在动物通讯过程中,信号变异与信号功能密切相关。理解信号变异的调控机制是研究动物通讯的重要方面。自然界中,可能导致动物信号变异的原因有很多,例如,环境噪音、社会场景、能量制约、形态限制,以及天敌捕食风险等[1]。信号的结构和表达可能是各种选择压力共同作用的结果。目前,有关信号变异的研究,主要集中于环境噪音和天敌捕食风险研究,而关于信号变异的能量代谢调控机制,则十分不清楚,尤其是作为肢体语言的动态视觉信号。 

 能量代谢主要从代谢底物和代谢途径两个方面对信号变异产生影响。研究发现,与食物获取不足的雄性狼蛛相比,食物充足的雄性狼蛛(Schizocosa ocreata)能产生频率更高的震动信号[2],而有氧代谢能力差异是导致雄性春雨蛙(Pseudacris crucifer)信号频率差异的主要原因[3]。青海沙蜥(Phrynocephalus vlangalii)为能量代谢对信号变异影响研究提供了良好模型。这种蜥蜴雌雄个体在领域守卫和社会交流过程中主要通过动态视觉信号。研究发现,青海沙蜥卷尾信号会随社会场景而发生相应改变,雄性和雌性个体均会根据对手而改变自己的信号强度[4]。其次,该物种海拔分布跨度较大,在20004600米的青藏高原东部均有分布,这样的生境可能导致高海拔区域的种群长期处于缺氧状态,并在生理和行为层面进化出独特的高海拔适应机制,例如:高海拔区域的青海沙蜥通过乳酸脱氢酶活力的提高,来增加无氧代谢途径为日常行为活动提供的能量[5] 

 那么,作为社会交流的主要方式,青海沙蜥动态视觉信号的强度是否也受无氧代谢的调控?不同信号成分的代谢调控方式是否相同?为了回答这些问题,银河澳门登录行为与仿生项目组齐银副研究员及其硕士研究生朱鑫鑫,通过整合动物行为学和生理学研究方法,探究了青海沙蜥动态视觉信号与能量代谢之间的关系。结果表明:青海沙蜥动态视觉信号主要受到无氧代谢调控,无氧代谢能力强的个体,卷尾时长越短,对无氧代谢忍耐能力强的个体卷尾和甩尾速度越快。此外,研究还发现无氧代谢对青海沙蜥动态视觉信号的调控不存在性别差异,表明雌性动态视觉信号变异可能经历了与雄性类似的选择压力。该研究揭示了动态视觉信号变异的无氧代谢调节机制,表明动态视觉信号是一种真一种真实信号,也为进一步研究青海沙蜥动态视觉信号功能提供了重要的参考证据。 

 研究结果以“Tail display is regulated by anaerobic metabolism in an Asian agamid lizard”为题发表在动物学Top杂志Integrative Zoology(doi: 10.1111/1749-4877.12536)。齐银副研究员与兰州大学唐晓龙副教授为该论文的通讯编辑,朱鑫鑫和邱霞为该论文的共同第一编辑。该研究得到国家自然科学基金面上项目资助(3187223331572273)。 

 原文链接 

 

  1:青海沙蜥 (Phrynocephalus vlangalii) 采用卷尾和甩尾信号进行领域守卫,这种信号同样发生在雄性竞争、雌性竞争和雄性求偶过程中 

 

  2:实验设计(a)控制与蜥蜴大小类似的木棍接近目标蜥蜴;(b)控制雌性或雄性入侵个体接近目标蜥蜴,两种情况下,均采用双摄像方法记录目标蜥蜴信号 

 

  3:青海沙蜥尾部展示信号与无氧代谢的相关关系 (a) 卷尾和甩尾速度与血乳酸含 量呈正相关;(b)卷尾时长与LDH酶含量呈负相关 

  参考文献 

  [1] Endler JA (1993). Some general comments on the evolution and design of animal communication systems. Philosophical Transactions: Biological Sciences 340, 215–7. 

  [2] Gibson JS, Uetz GW (2012). Effect of rearing environment and food availability on seismic signalling in male wolf spiders (Araneae: Lycosidae). Animal Behaviour 84, 85–92. 

  [3] Zimmitti SJ (1999). Individual variation in morphological physiological and biochemical features associated with calling in Spring Peepers (Pseudacris crucifer). Physiological and Biochemical Zoology 72, 666–77. 

  [4] Peters RA, Ramos JA, Hernandez J et al. (2016). Social context affects tail displays by Phrynocephalus vlangalii lizards from China. Scientific Report 6, 31573. 

  [5] He JZ, Xiu M, Tang XL et al. (2013). The different mechanisms of hypoxic acclimatization and adaptation in lizard Phrynocephalus vlangalii living on Qinghai-Tibet Plateau. Journal of Experimental Zoology A 319, 117–23. 


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