предметів
реферат
Обмеження поживних речовин у раціоні для дорослих продовжує життя у широкого кола видів, але менше відомо про довгострокові наслідки обмежень у харчуванні для розвитку. Зокрема, невідомо, чи впливає на тривалість життя дорослих обмеження калорій у розвитку або баланс макроелементів. Ми використовували підхід до поживної геометрії, щоб самостійно маніпулювати вмістом білка та вуглеводів у раціоні личинок у несухих мух, Telostylinus angusticollis та вимірювати тривалість життя дорослих. Ми виявили, що життя дорослих чоловіків та жінок було найкоротшим, коли личинок годували обмеженою білковою дієтою. Таким чином, обмеження білків у личинці личинки має протилежний ефект від обмеження білка у раціоні дорослої людини (що продовжує життя цього виду та у широкому діапазоні таксонів). На тривалість життя дорослих не впливали вуглеводи в харчуванні личинок. Ці закономірності зберігались навіть після контролю впливу дії личинок на розмір тіла дорослого. Ми пропонуємо використовувати личинні та дорослі джерела білка для різних метаболічних завдань: під час розвитку дієтичний білок використовується для створення постійної соми, яка збільшує тривалість життя дорослих, хоча надмірне споживання білка частково змінює цей ефект.
Невелике обмеження поживних речовин у дієті дорослих продовжує життєздатність видів, від дріжджів до приматів (оглянуто в 1, 2). Традиційні пояснення наслідків продовження тривалості життя дієтичних обмежень дорослих передбачають адаптивний розподіл обмежених ресурсів між двома або більше метаболічними діями 3, зокрема репродуктивними зусиллями та соматичним відновленням. У періоди голоду ймовірність успішного розмноження низька, і тому особина може перерозподілити енергію на соматичне обслуговування, як повідомляється, для збільшення шансів на виживання до покращення умов4. Це тлумачення заперечується дослідженнями, які показують, що продовження тривалості життя пов'язане зі специфічним складом макроелементів та балансом у дієті дорослих, а не із загальним обмеженням калорій 5, 6, 7, 8. Наприклад, особа, змушена годувати фіксоване співвідношення поживних речовин, може надмірно споживати одну поживну речовину, щоб отримати достатню кількість іншої поживної речовини для даного метаболічного завдання 3, що призводить до токсичних ефектів надмірно споживаних поживних речовин. Дієта для дорослих з вищим співвідношенням білка та вуглеводів постійно пов’язана зі зменшенням тривалості життя дорослих у комах 7, 9, 10, що припускає, що токсичні ефекти надмірного споживання білка можуть продовжити ефекти тривалого обмеження дієти на їжу 11 .
Менше відомо про вплив дієти для розвитку на тривалість життя дорослих. Поживні речовини, отримані під час личинкових стадій, визначають соматичну якість та запаси жиру і, отже, можуть впливати на поведінку дорослих та стратегії життя 3, 12, 13. Загалом вважається, що обмеження поживних речовин у стадіях личинок негативно впливає на фізичну форму дорослих, збільшуючи час розвитку та зменшуючи розмір дорослої людини, вторинну експресію статі у чоловіків та фертильність у чоловіків та жінок 13, 14, 15, 16. Однак наслідки обмеження дієти личинок на життя дорослих непослідовні, дослідження не показали ефектів 14, 15, 17, позитивних ефектів 18, негативних ефектів 13 та гендерних ефектів 12, 19, 20. Оскільки жодне з цих досліджень не коригувало доступність макроелементів незалежно від співвідношення макроелементів, невідомо, чи обумовлені ці ефекти обмеженням калорійності, обмеженням білка або зміною балансу поживних речовин.
Ми використали підхід Nutritional Geometry 21 для дослідження окремого та інтерактивного впливу білків та вуглеводів у раціоні личинок на тривалість життя дорослої непереливаючої мухи Telostylinus angusticollis (рис. 1). Попередні дослідження цього виду показали, що зменшення білків у харчуванні дорослих збільшує тривалість життя на 67% 19. Крім того, попередні дослідження показали, що личинки, вирощені в бідних на поживні речовини середовищах, переростають у дорослих менших особин 16, які більш сприйнятливі до голодування 19. Підвищений рівень вуглеводів у раціоні для личинок підвищує життєздатність яєць та дорослих дорослих, тоді як білки в раціоні для личинок збільшують експресію чоловічих вторинних статевих ознак, але зменшують виживання личинок 22. Вплив споживання білками та вуглеводами личинок на дорослу дорослу людину не вивчався. Дорослі отримували як білок, так і цукор, щоб перевірити вплив обмежень у харчуванні на розвиток, незалежно від обмеження їжі для дорослих, а фокусованих пацієнтів поміщали до стандартизованої особи протилежної статі, щоб дозволити розмноження.
Точки на кожній рейці представляють лікувальні дієти з різною кількістю білка та вуглеводів (г) на 1 л сухого кокосового горіха та 600 мл води.
Повнорозмірне зображення
результат
Стіл в натуральну величину
a ) Поверхнева реакція на життєздатність дорослих як функція вмісту білка та вуглеводів у харчуванні личинок. Значення змінної реакції (тривалість життя в днях) позначаються кольором на основі проекції сплайну з тонкою пластиною, який адаптований до повторюваних засобів. Точки показують личинки раціону. b ) Тривалість життя дорослих як функція вмісту білка (г/л) у раціоні личинок. Точки показують окремі точки даних, лінія - квадратичну форму.
Повнорозмірне зображення
обговорення
Дивно, але єдиним ефектом споживання вуглеводних личинок на спостережувану життєздатність дорослих був граничний значний негативний вплив на взаємодію між білками та вуглеводами та вуглеводами, хоча вуглеводи підвищували життєздатність яєць та дорослих. Теоретичні роботи Boggsa 3, 25 припускають, що споживання ресурсів не обов'язково пропорційне витратам на будь-якій стадії життєвого циклу, і попередні дослідження показують, що якість дієти може сприяти запасам ресурсів дорослих 13, 26, 27. Однак запаси жиру можуть бути важливими лише для раннього виживання та розмноження у дорослих 28, і мухи можуть використовувати вуглеводи (але не білок) у харчуванні для дорослих, щоб компенсувати обмеження в харчуванні личинок. Ми також не виявили взаємозв'язку між тривалістю життя дорослих та періодичною життєздатністю чи часом розвитку, припускаючи, що вплив білка личинок на життєздатність дорослих не був пов'язаний з відбором у високоякісних особин з меншою частотою повторень або опосередкованим впливом білка на час розвитку. .
методи
Типи навчання
Telostylinus angusticollis (Diptera, Neriidae) виявляє значний статевий диморфізм, що залежить від стану, у відповідь на харчування личинок. Самці, розведені на багатих поживними речовинами середовищах, набагато більші і мають підвищені вторинні статеві ознаки 16, 22, а дорослі особини обох статей можуть мати конкурентну перевагу перед вирощуваними для обмежених поживних речовин у личинках 31. У дикій природі особини збираються і осідають на обсипається корі дерев. Дикі мухи обох статей мають набагато вищий рівень смертності поза тілом (залежно від віку) і значно менший термін життя, ніж виведені в лабораторії мухи32. Середня тривалість життя в лабораторії коливається від 20 до 65 днів, залежно від режиму харчування та соціального середовища 19, 33. Обмеження білка в дієті для дорослих продовжує життя обох статей, але вартість родючості є серйозною для жінок і незначною для чоловіків 19 .
Яйця для цього експерименту були взяті з лабораторного матеріалу із заповідника Фред Холлоуз, Сідней, Австралія (нещодавно доповнений новими дикими мухами з того ж джерела) і вирощені на стандартизованому раціоні для личинок ("багатий" - див. Посилання [16]). ]) для одного покоління до експериментальних маніпуляцій з дієтою, щоб мінімізувати будь-які наслідки для батьків, пов’язані з дієтою предків.
Лікувальні дієти
Двадцять лікувальних дієт складалися з різної кількості соєвого білка (торгова марка Nature's Way; Pharm-a-care Pty. Ltd., Warriewood, NSW, Австралія) та коричневого цукру, доданого в 1 літр сухого кокосового горіха (Galuku Pty. Ltd., Сідней) ., NSW, Австралія), гідратує 600 мл води та ретельно гомогенізує за допомогою ручного електричного міксера (див. Додаткову таблицю 1). Коричневий цукор, що використовується в цих експериментальних дієтах, складається з 98% (мас./Мас.) Фруктози, сахарози та інших цукрів, мінералів (особливо натрію) та 0,2% білка. Використовуваний соєвий білок містить 18 амінокислот (аланін, аргінін, аспарагінова кислота, цистеїн, глутамінова кислота, гліцин, гістидин, ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, фенілаланін, пролін, серин, треонін, триптофан, тирозин, валін); а сополімер містить лише незначний рівень доступних поживних речовин для розвитку личинок мух. 20 раціонів для личинок представляють співвідношення P: C з кратними концентраціями кожного співвідношення (рис. 1), скоригованими з 22. Дієти з високим вмістом білка, пов’язані з дуже низьким рівнем захворюваності, були замінені в цьому дослідженні іншими дієтами.
Для кожної дієти личинок ми підготували 5 повторених флаконів об’ємом 250 мл
аналіз
Детальніше
Як цитувати цю статтю: Runagall-McNaull, A. et al. Білковий білок та його життєздатність через метаморфічну межу: личинки з обмеженим білком перетворюються на дорослих особин, що живуть короткочасно. Наук. Респ. 5, 11783; doi: 10.1038/srep11783 (2015).
Додаткова інформація
Документи Word
Додаткова інформація
Коментарі
Надсилаючи коментар, ви погоджуєтесь дотримуватися наших Загальних положень та умов та Правил спільноти. Якщо ви вважаєте, що це образливий вчинок, який не відповідає нашим умовам чи інструкціям, повідомте про це як про недоречний.