obiecte

abstract

Restricționarea nutrienților în dieta adulților prelungește viața într-o gamă largă de specii, dar se știe mai puțin despre efectele pe termen lung ale restricțiilor dietetice de dezvoltare. În special, nu se știe dacă speranța de viață a adulților este afectată de restricția calorică de dezvoltare sau de echilibrul macronutrienților. Am folosit o abordare cu geometrie nutrițională pentru a manipula în mod independent conținutul de proteine ​​și carbohidrați din dieta larvelor la muștele non-aride, Telostylinus angusticollis și pentru a măsura speranța de viață a adulților. Am constatat că viața adultă de sex masculin și feminin a fost cea mai scurtă când larvele au fost hrănite cu o dietă proteică restricționată. Astfel, restricționarea proteinelor în larva larvară are efectul opus restricției proteice în dieta adulților (care prelungește viața acestei specii și într-o gamă largă de taxoni). Speranța de viață la adulți nu a fost afectată de carbohidrați în nutriția larvelor. Aceste tipare au persistat chiar și după controlul efectelor dietei larvelor asupra dimensiunii corpului adultului. Sugerăm ca sursele de larve și de proteine ​​pentru adulți să fie utilizate pentru diverse sarcini metabolice: în timpul dezvoltării, proteinele dietetice sunt utilizate pentru a crea un somat permanent care crește durata de viață a adulților, deși aportul excesiv de proteine ​​inversează parțial acest efect.

O ușoară restricție a nutrienților în dieta adulților prelungește viabilitatea la specii, de la drojdie la primate (revizuită în 1, 2). Explicațiile tradiționale pentru efectele prelungirii speranței de viață a restricțiilor alimentare la adulți presupun o distribuție adaptivă a resurselor limitate între două sau mai multe activități metabolice 3, în special efortul reproductiv și repararea somatică. În perioadele de foamete, probabilitatea reproducerii cu succes este scăzută și, prin urmare, o persoană poate realoca energie la întreținerea somatică, pentru a crește șansele de supraviețuire până când condițiile se îmbunătățesc4. Această interpretare este contestată de studii care arată că prelungirea speranței de viață este legată mai degrabă de compoziția specifică a macronutrienților și de echilibrul din dieta adulților decât de restricția calorică generală 5, 6, 7, 8. De exemplu, o persoană forțată să hrănească un raport fix de nutrienți poate supra-consuma un nutrient pentru a obține suficient din altul pentru o sarcină metabolică dată 3, ducând la efectele toxice ale nutrienților supra-consumați. Dietele adulților cu un raport mai mare de proteine ​​la carbohidrați sunt asociate în mod constant cu speranța redusă de viață a adultului la insectele 7, 9, 10, sugerând că efectele toxice ale consumului excesiv de proteine ​​pot prelungi efectele prelungirii restricției dietetice asupra alimentelor 11 .

Se știe mai puțin despre efectele unei diete de dezvoltare asupra speranței de viață a adulților. Nutrienții obținuți în timpul etapelor larvare determină calitatea somatică și rezervele de grăsime și, prin urmare, pot influența comportamentul adulților și strategiile de istorie a vieții 3, 12, 13. Restricția nutrienților în stadiile larvare este, în general, considerată a avea un efect negativ asupra stării de sănătate a adulților prin creșterea timpului de dezvoltare și reducerea dimensiunii adulților, a expresiei sexuale secundare masculine și a fertilității atât la bărbați cât și la femei 13, 14, 15, 16 Cu toate acestea, efectele restricțiilor alimentare ale larvelor asupra vieții adulte sunt inconsistente, studiile nu au arătat efecte 14, 15, 17, efecte pozitive 18, efecte negative 13 și efecte specifice genului 12, 19, 20. Deoarece niciunul dintre aceste studii nu a ajustat disponibilitatea macronutrienților independent de raportul macronutrienților, nu se știe dacă aceste efecte se datorează restricției calorice, restricției proteinelor sau modificării echilibrului nutrienților.

Am folosit abordarea Geometrie nutrițională 21 pentru a investiga efectele separate și interactive ale proteinelor și carbohidraților din dieta larvelor asupra duratei de viață a muștei non-irizante adulte Telostylinus angusticollis (Fig. 1). Studiile anterioare pe această specie au arătat că reducerea proteinelor din nutriția adulților crește durata de viață cu 67% 19. În plus, studiile anterioare au arătat că larvele crescute pe medii sărace în nutrienți se dezvoltă în adulți mai mici 16, care sunt mai susceptibili la înfometare 19. Nivelurile crescute de carbohidrați din dieta larvelor cresc viabilitatea ouălor și a adulților adulți, în timp ce proteinele din dieta larvelor cresc expresia caracteristicilor sexuale secundare masculine, dar scad supraviețuirea larvelor 22. Efectele consumului de proteine ​​și carbohidrați de către larve asupra vârstei adulte nu au fost studiate. Adulții au primit atât proteine, cât și zahăr pentru a testa efectele restricției dietetice de dezvoltare, independent de restricția alimentară pentru adulți, iar focarele au fost plasate cu un individ standardizat de sex opus pentru a permite reproducerea.

proteine

Punctele de pe fiecare șină reprezintă diete de tratament cu cantități diferite de proteine ​​și carbohidrați (g) per 1 l de nucă de cocos uscată și 600 ml de apă.

Imagine la dimensiune completă

Rezultatul

Tabel în dimensiune completă

A ) Răspunsul la suprafață la viabilitatea adulților în funcție de conținutul de proteine ​​și carbohidrați în dieta larvelor. Valorile răspunsului variabil (durata de viață în zile) sunt indicate de culoare, pe baza proiecției unei spline cu o placă subțire, care este adaptată la mijloacele repetate. Punctele arată larvele dietelor. b ) Speranța de viață a adulților în funcție de conținutul de proteine ​​(g/l) în dieta larvelor. Punctele arată punctele de date individuale, linia prezintă o formă pătratică.

Imagine la dimensiune completă

discuţie

În mod surprinzător, singurul efect al consumului larvelor de carbohidrați asupra viabilității observate a adulților a fost un efect negativ semnificativ la limita asupra interacțiunii proteină-carbohidrat-carbohidrat, deși carbohidrații au crescut viabilitatea ouălor și a adulților. Lucrarea teoretică a lui Boggsa 3, 25 sugerează că aportul de resurse nu este neapărat proporțional cu cheltuielile din orice etapă a ciclului de viață, iar studiile anterioare arată că calitatea dietei poate contribui la rezervele de resurse pentru adulți 13, 26, 27. Cu toate acestea, rezervele de grăsime pot fi importante numai pentru supraviețuirea timpurie și reproducerea la adulți 28 și muștele pot folosi carbohidrați (dar nu și proteine) în dieta adulților pentru a compensa restricțiile dietetice larvare. De asemenea, nu am găsit nicio relație între durata de viață a adulților și viabilitatea recurentă sau timpul de dezvoltare, sugerând că efectul proteinei larvare asupra viabilității adulților nu a fost asociat cu selecția la indivizi de calitate superioară în replici cu incidență mai mică sau mediate de efectele proteinelor asupra timpului de dezvoltare. .

metode

Tipuri de studiu

Telostylinus angusticollis (Diptera, Neriidae) prezintă un dimorfism sexual semnificativ dependent de stat ca răspuns la o dietă larvară. Bărbații crescuți pe medii bogate în substanțe nutritive sunt mult mai mari și au caracteristici sexuale secundare crescute 16, 22, iar adulții de ambele sexe pot avea un avantaj competitiv față de cei crescuți pentru nutrienți limitați în larve 31. În sălbăticie, indivizii se acumulează și se depun pe coaja copacilor care se prăbușesc. Muștele sălbatice de ambele sexe au o rată de mortalitate mult mai mare în afara corpului (dependentă de vârstă) și o durată de viață mult mai scurtă decât muștele crescute în laborator32. Durata medie de viață în laborator variază de la 20 la 65 de zile, în funcție de dietă și de mediul social 19, 33. Restricția proteinelor în dieta adulților prelungește viața ambelor sexe, dar costul fertilității este sever pentru femei și subtil pentru bărbați 19 .

Ouăle pentru acest experiment au fost luate din material de laborator din Rezervația Fred Hollows, Sydney, Australia (completate recent cu muște sălbatice noi din aceeași sursă) și crescute pe o dietă larvară standardizată („bogată” - vezi ref [16]). ]) pentru o generație înainte de manipularea experimentală a dietei pentru a minimiza orice efect parental asociat cu dieta ancestrală.

Dietele terapeutice

Douăzeci de diete de tratament au constat din diferite cantități de proteine ​​din soia (marca Nature's Way; Pharm-a-care Pty. Ltd., Warriewood, NSW, Australia) și zahăr brun adăugat la 1 litru de nucă de cocos uscată (Galuku Pty. Ltd., Sydney) ., NSW, Australia), se hidratează cu 600 ml de apă și se omogenizează complet cu un mixer electric de mână (a se vedea tabelul suplimentar 1). Zaharul brun utilizat în aceste diete experimentale este format din 98% (g/g) fructoză, zaharoză și alte zaharuri, minerale (în special sodiu) și 0,2% proteine. Proteina din soia utilizată conține 18 aminoacizi (alanină, arginină, acid aspartic, cisteină, acid glutamic, glicină, histidină, izoleucină, leucină, lizină, metionină, fenilalanină, prolină, serină, treonină, triptofan, tirozină, valină); iar copolimerul conține doar niveluri neglijabile de substanțe nutritive disponibile pentru dezvoltarea larvelor muste. Cele 20 de diete larvare reprezintă 6 rapoarte P: C cu concentrații multiple ale fiecărui raport (Fig. 1), ajustate de la 22. Dietele bogate în proteine ​​asociate cu o incidență foarte scăzută au fost înlocuite în acest studiu cu alte diete.

Pentru fiecare dietă larvară, am pregătit 5 fiole de 250 ml replicate cu un volum

analiză

Mai multe detalii

Cum se citează acest articol: Runagall-McNaull, A. și colab. Proteina proteică și viabilitatea acesteia peste granița metamorfică: larvele cu restricție proteică se dezvoltă în adulți de scurtă durată. Știință. reprezentant. 5, 11783; doi: 10.1038/srep11783 (2015).

Informatii suplimentare

Documente Word

Informatii suplimentare

Comentarii

Prin trimiterea unui comentariu, sunteți de acord să respectați Termenii și condițiile și Regulile comunității. Dacă considerați că acesta este un act ofensator care nu este conform cu termenii sau liniile directoare, vă rugăm să îl marcați ca fiind inadecvat.