Morfologiska skalning relationer fånga och beskriva organismbiologi form. Vi presenterar en metod för att mäta morfologiska skalning förbindelser över naturliga utbredningsområde kroppen storlekar i helt metamorfa insekter. Med en enkel diet manipulation vi öka distributionen av drag storlekar, tillåter utförlig beskrivning av hur form och storlek samvarierar.
Skalningen av kroppsdelar är en central del av animaliskt morfologi 1-7. Inom arter, morfologiska egenskaper måste vara korrekt proportion till kroppen för att organismen ska fungera, större individer har normalt större kroppsdelar och mindre individer i allmänhet har mindre kroppsdelar, är sådan att den totala kroppsform upprätthålls inom en rad vuxen kropp storlekar. Kravet på rätt proportioner innebär att individer inom arter vanligtvis uppvisar låg variation i relativ egenskap storlek. Däremot kan relativa drag storlek varierar kraftigt mellan arter och är en primär mekanism genom vilken morfologisk mångfald produceras. Över ett århundrade av jämförande arbete har upprättat dessa intra-och mellan arter mönster 3,4.
Kanske den mest använda metoden för att beskriva denna variation är att beräkna skalning förhållandet mellan storleken på två morfologiska drag med allometric ekvationen y = bxα, där x och y är storleken på de två egenskaper, såsom orgel och kroppsstorlek 8 , 9. Denna ekvation beskriver inom-gruppen (t.ex. arter, befolkning) skalning relation mellan två egenskaper som både varierar i storlek. Logga omvandling av denna ekvation ger en enkel linjär ekvation, log (y) = log (b) + αlog (x) och log-log diagram av storleken på olika egenskaper hos individer av samma art avslöjar vanligtvis linjär skalning med ett intercept av log (b) och en lutning α, kallad "allometric koefficienten" 9,10. Morfologisk variation mellan grupper beskrivs av skillnader i snappar skalning förhållande eller backar för en viss egenskap par. Följaktligen beskriver variationen i parametrar allometric ekvationen (b och α) elegant form variation fångas i relationen mellan orgel och kroppsstorlek inom och mellan biologiska grupper (se 11,12).
Inte alla egenskaper skala linjärt med varandra eller med kroppsstorleken (t.ex. 13,14) Därför morfologiska skalning relationer är mest informativa när data tas från hela skalan av drag storlekar. Här beskriver vi hur enkelt experimentell manipulation av kosten kan användas för att tillverka hela utbudet av kroppsstorlek hos insekter. Detta möjliggör en uppskattning av hela skalning relation för givna egenskaper, vilket gör att en fullständig beskrivning av hur formen samvarierar med storlek och en robust jämförelse av parametrar för skalning relationer mellan biologiska grupper. Även om vi fokuserar på Drosophila bör vår metodik tillämpas på nästan alla helt metamorfa insekt.
Morfologiska skalning har varit föremål för intensiva studier i evolutionsbiologi i nästan ett århundrade. På senare tid har den omedelbara grunden för reglering av tillväxt och skalning blivit allt viktigare i utvecklingen, fysiologi och genetik (t.ex. se recensioner i 12,15,23-25). Vår metodik möjliggör uppskattning av morfologiska skalning relationer över hela utbudet av drag och storlekar kropp. Detta kan vara viktigt, eftersom egenskap storlek inte kan skala linjärt med kroppsstorleken (t.ex. 13,14). Detta kan dock inte vara uppenbara om djuren föds upp endast under idealiska lab förhållanden.
Även om vårt protokoll som utvecklades uttryckligen medge uppskattning av vingen-kroppsstorlek skalning relation i Drosophila, kan den användas med drag-specifika ändringar att uppskatta skalning relation för alla morfologiska drag hos flugor. Likaså kan kosten manipulation sannolikt användas för att producera hela utbudet av drag och kropp storlekar i andra fullständigt metamorfa insekter, sådana ansökningar helt enkelt kräva att veta när MVW E uppnås och tillämpar hantering i den punkten i ontogeni.
The authors have nothing to disclose.
Den forskning som beskrivs i denna studie stöddes av en National Science Foundation (DEB-0.805.818) för att WAF, Denna studie AWS och ID stöddes också av bidrag IOS-0.845.847 till AWS, IOS-0.919.855 till AWS och ID och IOS-0.920.720 till WAF