Көбелек ұрпақтарының жалғасуы мен жемістілігіне әсер ететін факторлар

Кіріспе

Гендерді келесі ұрпаққа берілуі, олардың да сол гендерді ұрпаққа жеткізе алуы.

Репродуктивті табыстылық – бұл жеке тұлғаның бір көбейту оқиғасы немесе өмір бойындағы ұрпақтарының саны. Бұл тек бір тұлғаның тудырған ұрпақтарының санымен ғана шектелмейді, сонымен қатар осы ұрпақтардың өзінің репродуктивті табыстылығымен де байланысты. Репродуктивті табыстылық фитнес (бейімділік) пен салыстырғанда ерекшеленеді, себебі жеке тұлғаның табысы генотиптің бейімделу күшін анықтамайды, себебі кездейсоқтық пен қоршаған ортаның әсері осы нақты гендерге әсер етпейді. Ата-аналық инвестиция репродуктивті табыстылықтың маңызды факторы болып табылады, өйткені ұрпаққа жақсы күтім жасау оларға болашақта фитнес артықшылығын береді. Бұл жұбайларды таңдау және репродуктивті табыстылықтың маңызды факторы ретінде жыныстық таңдауды қамтиды, бұл репродуктивті табыстылықтың фитнестен ерекшеленуінің тағы бір себебі, себебі жеке таңдаулар мен нәтижелер генетикалық айырмашылықтардан маңыздырақ. Репродуктивті табыстылық ұрпақтар бойынша өлшенетіндіктен, лонгитюдтік зерттеулер артықшылықты зерттеу түрі болып табылады, өйткені олар популяцияны немесе жеке тұлғаны ұзақ мерзім бойы бақылап, олардың дамуын қадағалайды. Бұл ұзақ мерзімді зерттеулердің басымдығы бір жылдық немесе көбейту маусымындағы өзгерістердің әсерін жояды.

Тамақ қорын қамтамасыз ету

Тамақтану – ұрпақ алудағы табысқа әсер ететін факторлардың бірі. Мысалы, әртүрлі мөлшерде тұтыну және, әсіресе, көмірсулар мен ақуыздардың арақатынасы. Кейбір жағдайларда, өмірдің белгілі бір кезеңдерінде тұтыну мөлшері немесе арақатынасы үлкен әсер етеді. Мысалы, мексикалық жеміс шыбынында еркек ақуызын қабылдау тек қана шыбын ұялаған кезде маңызды. Осы уақытта тамақтанғанда ұзаққа созылатын көбелекке қабілеттілікті қамтамасыз етеді. Бұл даму кезеңінен кейін ақуызды қабылдаудың әсері болмайды және көбелекке қабілеттілік үшін қажет емес. Сонымен қатар, Ceratitis capitata аталықтарында личинка кезеңіндегі ақуыздың жұптасу табысына қалай әсер ететінін зерттеу үшін тәжірибелер жүргізілді. Еркектерге 6,5 г/100 мл құрайтын жоғары ақуызды диета немесе личинка кезеңінде ақуызсыз диета берілді. Ақуызбен тамақтанған аталықтардың ақуызсыз тамақтанғандарға қарағанда көбірек жұптасулары байқалды, бұл, соңында, жұптасудың жоғары табыстылығымен байланысты. Ақуыздан айырылған қара соққылы ұрғашыларында тіректік тіректер саны аз және олар ақуызбен толыққанды тамақтанған ұрғашыларды аз ұрықтандырады. Кейбір жағдайларда жем-шөпті жемеу немесе дұрыс тамақтанудың болмауы еркектердің жұптасу белсенділігін ішінара немесе толық тоқтатуға әкеледі. Жұптасу уақыты қантпен тамақтандырылған аталықтарда ақуызбен тамақтандырылғандарға қарағанда ұзаққа созылды, бұл көмірсулар ұзақ жұптасу үшін қажетті екенін көрсетеді. Сүтқоректілерде ақуыз, көмірсулар мен майлар көбелекке қабілеттілікке әсер етеді. Бұл 28 қара аюдың аналары арасында, туған бала санының өлшеуі арқылы анықталды. Күзде жүгері, шөптесін, қызыл емен, шырша, вишня сияқты әртүрлі тағамдарды қолдану арқылы ақуыз, көмірсу және майдың тамақтану фактілері ескерілді, өйткені әрқайсысы пайыздық құрамында әртүрлі. Майлы және көмірсулы тағамдарды көп жеген аюлардың 70 пайызы бала туды. Керісінше, аз көмірсулы тағамдарды жеген 10 аналық та ұрық шығарған жоқ, өйткені көмірсулар көбелекке қабілеттілікке жету үшін маңызды фактор болып саналады, ал май кедергі бола алмайды. Жұпталу алдындағы уақыттарда жеткілікті тамақтану сүтқоректілердің әртүрлі көбелекке қабілеттілік процестеріне ең көп әсер ететінін көрсетті. Бұл кезеңде тамақтанудың жоғарылауы жұмыртқалар мен эмбриондардың дамуына барынша тиімді. Нәтижесінде ұрпақ саны мен тіршілік ету қабілеті жақсарды. Осылайша, жұптасу алдында дұрыс тамақтанудың уақыты ұрпақтың дамуы мен ұзақ мерзімді пайдасы үшін маңызды. Флоридадағы шыршаларды екі түрлі тамақтандыруға тырысты, ал олардың көбейіп өскені әр түрлі әсер етті. Бір диетада көп ақуыз және көп май, ал екіншісінде тек май ғана болды. Белгілі бір нәтиже: ақуыз және майлы тағамдар көп жеген құстар салмақты жұмыртқалар берді. Жұмыртқаның ішіндегі судың мөлшері әртүрлі болғандықтан, салмағы да әртүрлі болды. Белгілі бір мөлшерде ақуыз және майға бай тамақтанғаннан кейін қосылған су балапанның дамуына және тіршілік етуіне ықпал етеді деп болжануда. Тамақпен тамақтану жұмыртқа өндірісін жақсартады, бұл да өмір сүретін ұрпақ жасауға көмектеседі деп есептеуге болады. Жұптасудан кейінгі өзгерістер организмдерде даму үшін қажетті жағдайларға жауап ретінде байқалады. Бұл екі тапты сүңгірткеде бейнеленген, онда әйелдер тамақтануын сынады. Жұптасқан аналықтардың жалпы тұтынуы жұптаспаған аналықтарға қарағанда көп екені анықталды. Аналық шырышты байқау нәтижесінде жұмыртқа салғаннан кейін екінші күннің соңында олардың ақуызды тұтынуы көбейгенін байқаған. Сондықтан әйелдер келесі жұмыртқалардың дамуы мен тіпті жұптасу үшін көбірек ақуыз қажет етеді. Нақтырақ айтқанда, геометриялық талдауды қолдану арқылы жұптасқан әйелдер жұптасқаннан кейін көбірек ақуызға бай тамақтанды. Жұптаспаған және жұптасқан аналық шырыштылардың көмірсуларға қарағанда 2:1 және 3,5:1 мөлшерінде ақуызды артық көретіндігі анықталды. Жапондық бақаның жұмыртқа өндіруге әсері тамақтың сапасына зерттелді. Азық-түлік сапасы ақуыздың пайыздық құрамында ерекшеленді, ал жоғары ақуызды диетада - 20%, ал аз ақуызды диетада - 12%. Белгілі болғандай, жоғары ақуызды диетадағы жұмыртқалардың саны мен мөлшері төмен диетадағыға қарағанда көп. Алайда, аналық антиденелер жұқпасын жойған жоқ. Осылайша иммундық жауапқа әсер етпеді, өйткені ақуызды...

Nutrition is one of the factors that influences reproductive success. For example, different amounts of consumption and more specifically carbohydrate to protein ratios. In some cases, the amounts or ratios of intake are more influential during certain stages of the lifespan. For example, in the Mexican fruit fly, male protein intake is critical only at eclosion. Intake at this time provides longer lasting reproductive ability. After this developmental stage, protein intake will have no effect and is not necessary for reproductive success. In addition, Ceratitis capitata males were experimented on to see how protein influence during the larval stage affects mating success. Males were fed either a high protein diet, which consisted of 6.5g/100mL, or a no protein diet during the larval stage. Males that were fed protein had more copulations than those that were not fed protein, which ultimately correlates with a higher mating success. Protein deprived black blow fly males have been seen to exhibit lower numbers of oriented mounts and inseminate fewer females than more lively fed males. In still other instances, prey deprivation or an inadequate diet has been shown to lead to a partial or complete halt in male mating activity. Copulation time lasted longer for sugar fed males than protein fed flies, showing that carbohydrates were more necessary for a longer copulation duration. In mammals, amounts of protein, carbohydrates, and fats are seen to influence reproductive success. This was evaluated among 28 female black bears evaluated by measuring the number of cubs born. Using different foods during the fall including corn, herbaceous, red oak, beech, and cherry, nutritional facts of protein, carbohydrate, and fat were noted, as each varied in percent compositions. Seventy percent of the bears who had high fat and high carbohydrate diets produced cubs. Conversely, all 10 females who had low carbohydrate diets did not reproduce cubs, deeming carbohydrates a critical factor for reproductive success where fat was not a hindrance. Adequate nutrition at pre mating time periods showed to have the most effect on various reproductive processes in mammals. Increased nutrition, in general, during this time was most beneficial for oocyte and embryo development. As a result, offspring number and viability was also improved. Thus, proper nutrition timing during the pre mating time is key for development and long term benefit of the offspring. Two different diets were fed to Florida scrub jays and breeding performance was noted to have different effects. One diet consisted of high protein and high fat, and the other consisting of just high fat. The significant result was that the birds with the high protein and high fat diet laid heavier eggs than the birds with the rich in fat diet. There was a difference in the amount of water inside the eggs, which accounted for the different weights. It is hypothesized that the added water resulting from the adequate protein rich and fat rich diet may contribute to development and survival of the chick, therefore aiding reproductive success. Dietary intake also improves egg production, which can also be considered to help create viable offspring. Post mating changes are seen in organisms in response to necessary conditions for development. This is depicted in the two spotted cricket where feeding was tested for in females. It was found that mated females exhibited more overall consumption than unmated. Observations of female crickets showed that after laying their eggs, their protein intake increased towards the end of the second day. The female crickets therefore require a larger consumption of protein to nourish the development of subsequent eggs and even mating. More specifically, using geometrical framework analysis, mated females fed off of a more protein rich diet after mating. Unmated and mated female crickets were found to prefer a 2:1 and 3.5:1 protein to carbohydrate, respectively. In the Japanese quail, the influence of diet quality on egg production was studied. The diet quality differed in the percent composition of protein, with the high protein diet having 20%, and the low protein diet having 12%. It was found that both the number of eggs produced and the size of the eggs were greater in the high protein diet than the low. What was found unaffected, however, was the maternal antibody transmission. Thus, immune response was not affected since there was still a source of protein, although low. This means that the bird is able to compensate for the lack of protein in the diet by protein reserves, for example. Higher concentrations of protein in diet have also positively correlated with gamete production across various animals. The formation of oothecae in brown banded cockroaches based on protein intake was tested. A protein intake of 5% deemed too low as it delayed mating and an extreme of 65% protein directly killed the cockroach. Oothecae production for the female as was more optimal at a 25% protein diet. Although there is a trend of protein and carbohydrates being essential for various reproductive functions including copulation success, egg development, and egg production, the ratio and amounts of each are not fixed. These values vary across a span of animals, from insects to mammals. For example, many insects may need a diet consisting of both protein and carbohydrates with a slightly higher protein ratio for reproductive success. On the other hand, a mammal like a black bear would need a higher amount of carbohydrates and fats, but not necessarily protein. Different types of animals have different necessities based on their make up. One cannot generalize as the results may vary across different types of animals, and even more across different species.

Көмекші-құтқарушы селекция

Эволюциялық тұрғыдан алғанда, адамдар қоршаған ортаға жақсы бейімделген және бүкіл түрдің пайдасына бір-бірімен үйлесімде өмір сүреді. Ұрпақтарды бірлесіп өсіру, яғни адамдардың басқалардың балаларын өсіруге инвестиция жасап, көмектесуі – оларды басқа маймыл тектес жандардан ерекшелендіретін ерекше қасиеттерінің мысалы. Бұл жүйені кейбір жануарлар да қолданғанымен, олардың арасында жиілігі төмендеу. Адамдардың басқа түрлерге қарағанда ұрпақ өсіруге көбірек инвестиция жұмсауының себебі – олардың жас кезеңінің көп бөлігінде ересектерге күтім қажет етуі. Еркектер мен әйелдердің ұрпақ берудегі сәттілігін олардың ұрпақ көбейтудегі шектеулеріне байланысты бөлек қарастыру керек. Әйелдер жүктілік мерзімімен (әдетте 9 ай) және одан кейінгі лактациямен шектеледі, ол овуляцияны тежейді және қайта жүкті болу мүмкіндігін баяулатады. Сонымен қатар, әйелдің репродуктивтік сәттілігі уақыт пен күш-жігерін ұрпақ беруге жұмсау қабілетімен шектеледі. Питер Т. Эллисоннің айтуынша: "Қоршаған ортадан алынған энергияны тірі ұрпаққа айналдыру метаболикалық міндеті әйелге жүктеледі, ал оның ұрпақ тудыру жылдамдығы осы міндетке метаболикалық энергияны бағыттау жылдамдығымен шектеледі". Әр адам, еркек немесе әйел, өзгеше, әсіресе репродуктивтік сәттілік және құнарлылық тұрғысынан. Репродуктивтік сәттілік тек мінез-құлыққа (таңдауға) ғана емес, сонымен қатар бақылауға келмейтін физиологиялық факторларға да байланысты. ДНК фрагментациясының сперматозоидтардың қозғалғыштығымен кері байланыста екені де анықталды. Бұл – репродуктивтік сәттілік пен биологиялық жарамдылықтың табиғи іріктеу және эволюция теориясының маңызды бөлігі екендігінің бір мысалы.

Эволюциялық тепе-теңдіктер

Эволюциялық тарих бойында жиі, бір пайдалы қасиет немесе ген популяция ішінде тек басқа бір қасиеттің жоғалуы немесе функционалдығының төмендеуі салдарынан жиілігін арттыра береді. Бұл эволюциялық айырбас деп аталады және бір геннің өзгеруі бірнеше әсерге ие болатын плейотропия тұжырымдамасымен байланысты. Оксфорд академиялық басылымынан: "Нәтижесінде туындаған "эволюциялық айырбастар" бірнеше қасиеттің функциялары арасындағы қажетті келісімді көрсетеді". Энергияның қолжетімділігі, биологиялық даму немесе өсу кезіндегі ресурстарды бөлу, немесе генетикалық құралымның өзі сияқты түрлі шектеулер қасиеттер арасында тепе-теңдік болуын білдіреді. Бір қасиеттің тиімділігінің артуы басқа қасиеттердің тиімділігінің төмендеуіне алып келуі мүмкін. Бұл маңызды, себебі егер популяция ішіндегі белгілі бір адамдарда олардың көбелекке қабілеттілігін арттыратын қасиет болса, онда бұл қасиет басқаларының есебінен дамыған болуы мүмкін. Табиғи іріктеу арқылы генетикалық құралымның өзгеруі міндетті түрде пайдалы немесе зиянды емес, сонымен қатар екеуінің де болуы мүмкін өзгерістер болып табылады. Мысалы, уақыт өте келе эволюциялық өзгерістердің нәтижесінде жас кезеңде көбелекке қабілеттілік жоғарылауы мүмкін, бірақ соның салдарынан осы қасиетке ие адамдардың өмір сүру ұзақтығы қысқаруы мүмкін.