Sex-dependent plasticity of reproductive traits in relation to body size and environmental seasonality in Hydra oligactis
Fájlok
Dátum
Szerzők
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt
Az életmenet-elmélet célja annak magyarázata, hogy az élőlények miként osztják el korlátozott erőforrásaikat a növekedés, a szaporodás és a túlélés között, valamint hogy ezek az allokációs mintázatok miként változnak az egyedek, a különböző környezetek és az evolúciós kontextusok függvényében. Az életmenet evolúció központi eleme a fenotípusos plaszticitás, amelyet olyan tulajdonságok - mint a testméret, a szaporodási befektetés és a túlélési valószínűség - belső fiziológiai állapotra és külső környezeti feltételekre adott válaszként történő változási képességeként definiálnak. E plaszticitás révén az élőlények életük során módosíthatják életmenet stratégiáikat, például a szomatikus növekedés, az ivaros szaporodás időzítésének és mértékének, illetve a fenntartásra és/vagy túlélésre fordított erőforrás-allokációnak a szabályozásával. Az ivari különbségek az életmenet variáció egy másik alapvető tengelyét képezik. Az ivarspecifikus szelekciós nyomások széles körű divergenciát eredményeztek a hímek és a nőstények között a morfológia, a viselkedés, az élettartam és a szaporodási stratégiák tekintetében különböző taxonokban. Ezek a különbségek gyakran ivarspecifikus életmenet pályák formájában jelennek meg, amelyek eltérő szaporodási szerepekből, a szaporodás differenciális költségeiből és különböző allokációs kompromisszumokból erednek. Következésképpen az életmenet plaszticitás átfogó megértése megköveteli az ivar mint biológiai változó explicit integrálását, mivel a hímek és a nőstények nemcsak tulajdonságértékeikben, hanem a környezeti variációkra adott plasztikus válaszaik mértékében és irányában is különbözhetnek. Az ivarspecifikus életmenet plaszticitás vizsgálatához egy édesvízi csalánozó modellorganizmust, a Hydra nemzetségbe tartozó egyik fajt alkalmaztuk (Hydra oligactis, magyar nevén Nyeles hidra). A Hydra jól megalapozott kísérleti rendszer az evolúciós és ökológiai kutatásokban kis testmérete, egyszerű szöveti szerveződése, váltivarú szaporodása és laboratóriumi tartásának könnyűsége miatt. Fontos továbbá, hogy e nemzetség kifejezett variációt mutat a testméret, a szaporodási mód és a túlélés tekintetében, ami különösen alkalmassá teszi az életmenet beli kompromisszumok és plaszticitás vizsgálatára. Korábbi tanulmányok ivarspecifikus különbségeket dokumentáltak a szaporodási stratégiákban és az öregedési mintázatokban a hidránál, alátámasztva értékét annak elemzésében, hogy az ivar miként alakítja az életmenet variációt még viszonylag egyszerű metazoák esetében is. E tulajdonságok összességében a hidrát megfelelő modellrendszerré teszik a fenotípusos plaszticitás és az ivarspecifikus életmenet stratégiák közötti kölcsönhatás feltárásához. Ennek megfelelően jelen munkában azt vizsgálom, hogy az ivar mint biológiai változó miként befolyásolja az életmenet pályákat, különös tekintettel arra, hogy a testméret hatása miként függ az állatok ivarától. Ebben az összefüggésben azt elemeztem, hogy a testméret variációja miként hat a szaporodási befektetésre mind hím, mind nőstény egyedekben. Ezt követően a környezeti hatásokra fókuszálok a fenotípusos plaszticitás és az ivarváltás vonatkozásában, vizsgálva, hogy a környezeti változások miként formálja az ivari módokat és a plasztikus válaszokat a vizsgált szervezetben.
Life-history theory aims to explain how organisms allocate limited resources among growth, reproduction, and survival, and how these allocation patterns vary across individuals, environments, and evolutionary contexts. A central element of life-history evolution is phenotypic plasticity, defined as the capacity of traits such as body size, reproductive investment, and survival probability to vary in response to internal physiological state and external environmental conditions. Through such plasticity, organisms can modify their life-history strategies over the course of their lifespan, for example by adjusting somatic growth, the timing and magnitude of sexual reproduction, or allocation to maintenance and/or survival. Sex differences constitute another fundamental axis of life-history variation. Sex-specific selection pressures have generated widespread divergence between males and females in morphology, behaviour, lifespan, and reproductive strategies across taxa. These differences frequently manifest as sex-specific lifehistory trajectories, arising from contrasting reproductive roles, differential costs of reproduction, and distinct allocation trade-offs. Consequently, a comprehensive understanding of life-history plasticity requires the explicit integration of sex as a biological variable, as males and females may differ not only in trait values but also in the magnitude and direction of their plastic responses to environmental variation. To investigate sex-specific life-history plasticity, we employed a freshwater cnidarian model organism belonging to the genus Hydra (Hydra oligactis, commomly known as Brown hydra). Hydra represents a well-established experimental system in evolutionary and ecological research owing to its small body size, simple tissue organization, dioecious reproduction, and ease of laboratory maintenance. Importantly, this genus exhibits pronounced variation in body size, reproductive mode, and survival, rendering it particularly suitable for examining life-history trade-offs and plasticity. Previous studies have documented sex-specific differences in reproductive strategies and ageing patterns in Hydra, underscoring its value for analysing how sex shapes lifehistory variation even in relatively simple metazoans. Collectively, these characteristics establish Hydra as an appropriate model system for disentangling the interaction between phenotypic plasticity and sex-specific life-history strategies. Hence, here I address how sex, as a biological variable, influences life-history trajectories, specifically examining how effect of body size depends on the animals’ sex. In this context, I investigated how variation in body size affects reproductive investments in both male and female individuals. Then I focus on environmental influences on phenotypic plasticity and sex change, examining how environmental variation shapes sexual modes and plastic responses in the studied organism.