елементи
абстрактно
Ограничаването на хранителните вещества в диетата за възрастни удължава живота на широк спектър от видове, но по-малко се знае за дългосрочните ефекти от диетичните ограничения върху развитието. По-специално, не е известно дали продължителността на живота на възрастните се влияе от ограничението на калориите в развитието или баланса на макроелементите. Използвахме подход на хранителна геометрия за независимо манипулиране на съдържанието на протеини и въглехидрати в диетата на ларвите при невлажни мухи, Telostylinus angusticollis и измерване на продължителността на живота на възрастните. Установихме, че животът на мъжете и жените при възрастни е най-кратък, когато ларвите се хранят с ограничена протеинова диета. По този начин, ограничаването на протеините в ларвата на ларвата има обратен ефект от ограничаването на протеините в диетата за възрастни (което удължава живота на този вид и в широк спектър от таксони). Продължителността на живота при възрастни не се влияе от въглехидратите в храненето на ларвите. Тези модели се запазват дори след контролиране на ефектите от диетата на ларвите върху размера на тялото на възрастни. Предлагаме ларвите и възрастните протеинови източници да се използват за различни метаболитни задачи: по време на развитието диетичният протеин се използва за създаване на постоянна сома, която увеличава продължителността на живота на възрастните, въпреки че прекомерният прием на протеин частично обръща този ефект.
Лекото ограничение на хранителните вещества в диетата за възрастни удължава жизнеспособността на видовете, от дрожди до примати (прегледани в 1, 2). Традиционните обяснения за ефектите от удължаването на продължителността на живота на хранителните ограничения за възрастни предполагат адаптивно разпределение на ограничените ресурси между две или повече метаболитни дейности 3, по-специално репродуктивни усилия и соматично възстановяване. По време на периоди на глад вероятността за успешно размножаване е ниска и следователно индивидът може да пренасочи енергия към соматична поддръжка, за която се твърди, че увеличава шанса за оцеляване, докато условията се подобрят4. Това тълкуване се оспорва от проучвания, които показват, че удължаването на продължителността на живота е свързано със специфичния състав на макроелементите и баланса в диетата за възрастни, а не с общото калорично ограничение 5, 6, 7, 8. Например, индивид, принуден да храни фиксирано съотношение на хранителни вещества, може да прекомерно консумира едно хранително вещество, за да получи достатъчно друго за дадена метаболитна задача 3, което води до токсичните ефекти на свръхконсумираните хранителни вещества. Диетите за възрастни с по-високо съотношение на протеини към въглехидрати са последователно свързани с намалена продължителност на живота на възрастни при насекоми 7, 9, 10, което предполага, че токсичните ефекти от прекомерната консумация на протеини могат да удължат ефекта от удължаването на хранителните ограничения върху храната 11 .
По-малко се знае за ефектите от диетата за развитие върху продължителността на живота на възрастните. Хранителните вещества, получени по време на етапите на ларвите, определят соматичното качество и мастните резерви и следователно могат да повлияят на поведението на възрастните и стратегиите за история на живота 3, 12, 13. Обикновено се счита, че ограничаването на хранителните вещества в стадиите на ларвите има отрицателен ефект върху фитнеса на възрастни, като увеличава времето за развитие и намалява размера на възрастните, вторичната експресия на мъжете и плодовитостта както при мъжете, така и при жените 13, 14, 15, 16. Ефектите от диетичните ограничения на ларвите върху живота на възрастните са непостоянни, проучванията не показват ефекти 14, 15, 17, положителни ефекти 18, отрицателни ефекти 13 и специфични за пола ефекти 12, 19, 20. Тъй като нито едно от тези проучвания не е коригирало наличността на макронутриенти независимо от съотношението на макроелементите, не е известно дали тези ефекти се дължат на ограничаване на калориите, ограничаване на протеините или промяна на хранителния баланс.
Използвахме подхода Nutritional Geometry 21, за да изследваме отделните и интерактивни ефекти на протеините и въглехидратите в диетата на ларвите върху продължителността на живота на възрастната неиридираща муха Telostylinus angusticollis (фиг. 1). Предишни проучвания върху този вид показват, че намаляването на протеините при храненето на възрастни увеличава продължителността на живота с 67% 19. В допълнение, предишни проучвания показват, че ларвите, отглеждани в бедна на хранителни вещества среда, се развиват в по-малки възрастни 16, които са по-податливи на глад 19. Повишените нива на въглехидрати в диетата на ларвите повишават жизнеспособността на яйцата и възрастните възрастни, докато протеините в диетата на ларвите увеличават експресията на вторичните полови характеристики на мъжете, но намаляват преживяемостта на ларвите 22. Ефектите от консумацията на протеини и въглехидрати от ларвите върху зряла възраст не са проучени. Възрастните получават както протеини, така и захар, за да тестват ефектите от ограничаването на диетата в развитието, независимо от ограничаването на храната за възрастни, а фокусни лица са били поставяни при стандартизиран индивид от противоположния пол, за да се позволи размножаването.
Точките на всяка релса представляват диети за лечение с различни количества протеини и въглехидрати (g) на 1 l сух кокос и 600 ml вода.
Изображение в пълен размер
резултатът
Маса в пълен размер
а ) Повърхностна реакция на жизнеспособността на възрастни като функция на съдържанието на протеини и въглехидрати в диетата на ларвите. Стойностите на променливия отговор (живот в дни) са обозначени с цвят, въз основа на проекцията на сплайн с тънка плоча, който е адаптиран към повтарящи се средства. Точките показват ларвите на диетите. б ) Продължителността на живота на възрастните като функция от съдържанието на протеини (g/l) в диетата на ларвите. Точките показват отделните точки с данни, линията показва квадратна форма.
Изображение в пълен размер
дискусия
Изненадващо, единственият ефект от консумацията на въглехидратни ларви върху наблюдаваната жизнеспособност на възрастни е гранично значим отрицателен ефект върху взаимодействието протеин-въглехидрати-въглехидрати, въпреки че въглехидратите повишават жизнеспособността на яйцата и възрастните. Теоретичната работа на Boggsa 3, 25 предполага, че приемът на ресурси не е непременно пропорционален на разходите на който и да е етап от жизнения цикъл, а предишни проучвания показват, че качеството на диетата може да допринесе за резервите на ресурсите за възрастни 13, 26, 27. Въпреки това, мастните резерви могат да бъдат важни само за ранно оцеляване и възпроизводство при възрастни 28 и мухите могат да използват въглехидрати (но не и протеини) в диетата за възрастни, за да компенсират диетичните ограничения на ларвите. Също така не открихме връзка между продължителността на живота на възрастните и рецидивиращата жизнеспособност или времето за развитие, което предполага, че ефектът от ларвен протеин върху жизнеспособността на възрастен не е свързан с селекция при по-висококачествени индивиди с реплики с по-ниска честота или медииран от ефектите на протеина върху времето за развитие. .
методи
Видове учене
Telostylinus angusticollis (Diptera, Neriidae) показва значителен зависим от държавата полов диморфизъм в отговор на диетата на ларвите. Мъжките, отглеждани в богата на хранителни вещества среда са много по-големи и имат повишени вторични полови характеристики 16, 22, а възрастните от двата пола могат да имат конкурентно предимство пред тези, отглеждани за ограничени хранителни вещества в ларвите 31 В дивата природа индивидите се събират и отлагат върху ронещата се кора на дърветата. Дивите мухи от двата пола имат много по-висока смъртност извън тялото (зависима от възрастта) и много по-кратък живот от лабораторно отгледаните мухи32. Средната продължителност на живота в лабораторията варира от 20 до 65 дни, в зависимост от диетата и социалната среда 19, 33. Ограничаването на протеините в диетата за възрастни удължава живота и на двата пола, но цената на плодовитостта е тежка за жените и фина за мъжете 19 .
Яйцата за този експеримент са взети от лабораторен материал от резерват Фред Холоуз, Сидни, Австралия (наскоро допълнен с нови диви мухи от същия източник) и отгледани на стандартизирана ларвна диета („богата“ - виж справка [16]). ]) за едно поколение преди експериментална манипулация на диетата, за да се сведе до минимум всички родителски ефекти, свързани с диетата на предците.
Терапевтични диети
Двайсет лечебни диети се състоят от различни количества соев протеин (марка Nature's Way; Pharm-a-care Pty. Ltd., Warriewood, NSW, Австралия) и кафява захар, добавени към 1 литър сух кокос (Galuku Pty. Ltd., Сидни) ., NSW, Австралия), хидратира с 600 ml вода и старателно се хомогенизира с ръчен електрически миксер (вж. Допълнителна таблица 1). Кафявата захар, използвана в тези експериментални диети, се състои от 98% (тегло/тегло) фруктоза, захароза и други захари, минерали (особено натрий) и 0,2% протеин. Използваният соев протеин съдържа 18 аминокиселини (аланин, аргинин, аспарагинова киселина, цистеин, глутаминова киселина, глицин, хистидин, изолевцин, левцин, лизин, метионин, фенилаланин, пролин, серин, треонин, триптофан, тирозин, валин); а съполимерът съдържа само незначителни нива на наличните хранителни вещества за развитието на мухите на мухите. 20-те диети с ларви представляват 6 съотношения P: C с множество концентрации на всяко съотношение (фиг. 1), коригирани от 22. Високо протеиновите диети, свързани с много ниска честота, бяха заменени в това проучване с други диети.
За всяка диета с ларви подготвихме 5 повторени флакона от 250 ml с обем
анализ
Повече информация
Как да цитирам тази статия: Runagall-McNaull, A. et al. Протеиновият протеин и неговата жизнеспособност през метаморфната граница: ларвите, ограничени от протеини, се развиват в краткотрайни възрастни. Sci. Представител. 5, 11783; doi: 10.1038/srep11783 (2015).
Допълнителна информация
Word документи
Допълнителна информация
Коментари
Изпращайки коментар, вие се съгласявате да спазвате нашите Общи условия и насоки на общността. Ако смятате, че това е обидно действие, което не отговаря на нашите условия или насоки, моля, сигнализирайте за неподходящо.