動物運動軌跡在父親早期的生活環(huán)境會對后代造成影響研究的應用

 芬蘭Jyväskylä University大學的一個研究小組研究了嚙齒類動物后代的健康狀況，以及它們父親的早期生活環(huán)境可以發(fā)揮什么作用。雖然聽起來有些牽強，但之前的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了父親可以將這些經(jīng)歷 “傳遞 ”給后代的證據(jù)。研究人員選擇了芬蘭常見的嚙齒類動物堤岸田鼠（Myodes glareolus）作為模型物種。

 

代際影響

田鼠的父親不參與養(yǎng)育后代，這意味著父親只能通過DNA影響后代。早期生活環(huán)境的例子包括可獲得的營養(yǎng)、疾病和種群密度。

 

父系的影響

一般來說，研究母親對后代的影響很容易，因為是母親在撫養(yǎng)幼崽。它們通過營養(yǎng)和社會關懷等方式直接影響幼崽。父親的間接影響可以通過DNA中的各種標記來實現(xiàn)。這些標記會因食物和種群密度等環(huán)境影響而改變，然后傳遞給下一代。從根本上說，DNA是可以調(diào)整的。

 

 

父親早期的生活環(huán)境

本研究旨在了解父親的早期生活經(jīng)歷是否會影響其后代的生存。一組雄性堤岸田鼠（F0 代）被暴露在各種環(huán)境因素下，讓它們交配。然后對它們的后代（F1 代）進行各種性狀測試，包括繁殖成功率。對由此產(chǎn)生的 F2 代進行了冬季存活率測試。

 

實驗

對堤岸田鼠進行了四項測試：早期生活環(huán)境、繁殖成功率、雌性偏好測試以及冬季存活率。在早期生活環(huán)境測試中，食物量和種群密度被選為測試特征。

 

蛋白質(zhì)限制飲食和一些社會對抗

F0雌鼠被分為四個實驗組：對照組（C）、蛋白質(zhì)限制飲食組（PR）、社會對抗組（SC）[JM1]和蛋白質(zhì)限制與社會對抗組（PR/SC）。每只雌鼠都可以與隨機選擇的雄鼠交配。同時，開始喂食常規(guī)食物或限制蛋白質(zhì)攝入的食物。

 

從七天后開始，每隔一天將一只SC雌鼠與一只不熟悉的SC雌鼠關在籠子里10分鐘。進行PR和SC都持續(xù)到斷奶。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，完全長大的 PR 和 SC 幼鼠的體重低于對照組幼鼠。

 

 

父親的繁殖成功率

在上次實驗之后，研究人員又做了一次繁殖成功率實驗。每個實驗組選出一只 F1 雄性，將其放入由四個相互連接的籠子組成的籠子系統(tǒng)中。兩個非實驗組的雌性也被放入該系統(tǒng)中，讓它們探索和交配九天。

 

之后，通過DNA檢測確定所生幼崽（F2）的父子關系。研究人員發(fā)現(xiàn)，體重較重的 F1 雄性至少有一只幼崽的概率明顯較高，而體重較輕的雄性通常比體重較重的雄性有更多的幼崽。

 

雌性喜歡最健康的雄性嗎？

研究人員還進行了類似的測試，以確定 F1 雌性對 F1 雄性的偏好。每種處理都有一只雄性被放在各自的鐵絲網(wǎng)箱中，然后將鐵絲網(wǎng)箱放在曠場中，雌性在中間。雌鼠可以自由探索 20 分鐘，但不能接近雄鼠。

 

使用動物運動軌跡跟蹤系統(tǒng)(EthoVision XT)，通過視頻跟蹤對雌鼠的行為進行分析。每個箱子都劃定了一個區(qū)域，這樣跟蹤軟件就能檢測到雌鼠去那里的頻率和時間。研究發(fā)現(xiàn)，雌性對特定處理的雄性沒有偏好，但它們更喜歡那些生下過幼崽的雄性。

 

幼崽的適應取決于父親的影響

研究人員發(fā)現(xiàn)，PR 和 SC 處理會降低 F2 幼崽的體重，但 PR/SC 會增加體重。這清楚地表明，早期生活環(huán)境甚至會對下一代產(chǎn)生重大影響，但具體如何影響取決于影響父親的環(huán)境類型。PR/SC幼鼠體重增加的最可能解釋是，處理導致這些幼鼠根據(jù)其父親的早期生活環(huán)境調(diào)整其喂養(yǎng)行為。

 

第三代冬季存活率

研究人員想知道對F1雄性田鼠的父代處理是否會影響 F2 的冬季存活率。因此，F(xiàn)2田鼠被平均分配到半自然的室外圍欄中，并每月捕獲一次，以觀察哪些個體存活下來。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SC幼鼠的平均存活時間比對照組多一個月，而PR則沒有影響。雌鼠的存活時間也明顯長于雄鼠。

 

父親早年的生活環(huán)境影響后代

這項研究表明，早年的生活經(jīng)歷通過父親的影響就能對后代的體質(zhì)和生存產(chǎn)生重大影響。這種效果及其強度取決于環(huán)境。下一步的研究可能是找出這些環(huán)境因素的潛在長期后果。

 

參考文獻

Van Cann, J., Koskela, E., Mappes, T., Mikkonen, A. M., Mokkonen, M., & Watts, P. C. (2019). Early life of fathers affects offspring fitness in a wild rodent. Journal of Evolutionary Biology, 32(10), 1141-1151.

 

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