Биомеханические потенциалы клыка и хищного зуба линий американских норок (Neogale vison Schreber 1777) после их селекции по признакам оборонительного поведения в сравнении с природной популяцией и близкими видами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Выявлены различия между линиями агрессивных и ручных американских норок (Neogale vison Schreber 1777), возникшие в итоге селекции по признакам оборонительного поведения (16–17 поколений), по биомеханическим индексам нижней челюсти, характеризующим механические потенциалы клыка и хищного зуба. Результаты согласуются с теорией дестабилизирующего отбора академика Д. К. Беляева: наряду с увеличением изменчивости функций и дестабилизацией исторически сложившейся системы их половых различий (полового диморфизма), у линии ручных норок сформировались новые биомеханические особенности нижней челюсти. Контрольная линия неселектированных норок, не затронутых отбором, напротив, сохранила существенные половые различия по биомеханическим индексам. Различия по биомеханическим показателям между американскими норками из канадской природной популяции и линиями агрессивных и ручных особей выражены слабее, чем между указанными линиями. Выявлены различия между американской норкой, европейской норкой (Mustela lutreola L. 1758) и колонком (M. sibirica Pallas 1773) по биомеханическим потенциалам клыка и хищного зуба нижней челюсти, отражающим специализацию рода Neogale и специфику охотничьего поведения видов. У инвазионного вида – американской норки – преобладает механический потенциал (MP) клыка, а у европейской норки и колонка – MP хищного зуба, что может обеспечить расхождение их трофических ниш и способствовать сохранению автохтонных видов в зонах их симпатрии с N. vison.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Г. Васильев

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: vag@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

И. А. Васильева

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: vag@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

М. В. Чибиряк

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: vag@ipae.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Н. А. Лохнева

Институт экологии растений и животных УрО РАН

Email: trapezov@bionet.nsc.ru
Россия, Екатеринбург

О. В. Трапезов

Институт цитологии и генетики СО РАН; Новосибирский государственный университет

Email: trapezov@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Список литературы

  1. Беляев Д. К., 1979. Дестабилизирующий отбор как фактор изменчивости при доместикации животных // Природа. № 2. С. 36–45.
  2. Беляев Д. К., Трут Л. Н., 1989. Конвергентный характер формообразования и концепция дестабилизирующего отбора // Вавиловское наследие в современной биологии. М.: Наука. С. 155–169.
  3. Васильев А. Г., Большаков В. Н., Васильева И. А., Синева Н. В., 2016. Последствия интродукции ондатры в Западной Сибири: морфофункциональный аспект // Российский журнал биологических инвазий. № 4. С. 2–13.
  4. Кораблёв Н. П., Кораблёв П. Н., Кораблёв М. П., 2018. Микроэволюционные процессы в популяциях транслоцированных видов: евроазиатский бобр, енотовидная собака, американская норка. М.: Товарищество научных изданий КМК. 452 с.
  5. Павлинов И. Я., Микешина Н. Г., 2002. Принципы и методы геометрической морфометрии // Журнал общей биологии. Т. 63. № 6. С. 473–493.
  6. Трапезов О. В., 1987. Селекционное преобразование оборонительной реакции на человека у американской норки // Генетика. Т. 23. № 6. С. 1120–1127.
  7. Трапезов О. В., 2012. Новые окрасочные мутации у американской норки (Mustela vison), наблюдаемые в процессе ее экспериментальной доместикации. Автореф. дис. … док. биол. наук. Новосибирск: ИЦиГ СО РАН. 34 с.
  8. Трут Л. Н., 1981. Генетика и феногенетика доместикационного поведения // Вопросы общей генетики / Под ред. Ю. П. Алтухова. М.: Наука. С. 323–332.
  9. Трут Л. Н., Харламова А. В., Пилипенко А. С., Гербек Ю. Э., 2021. Эксперимент по доместикации лисиц и эволюция собак с позиции современных молекулярно-генетических и археологических данных // Генетика. Т. 57. № 7. С. 767–785.
  10. doi: 10.31857/S0016675821070146
  11. Харламова А. В., Фалеев В. И., Трапезов О. В., 2000. Влияние селекции по поведению на краниологические признаки американской норки (Mustela vison) // Генетика. Т. 36. № 6. С. 823–828.
  12. Abramov A. V., Tumanov I. L., 2003. Sexual dimorphism in the skull of the European mink Mustela lutreola from NW part of Russia // Acta Theriologica. V. 48. P. 239–246.
  13. Anderson M. J., 2001. A new method for non-parametric multivariate analysis of variance // Austral Ecology. V. 26. P. 32–46.
  14. Anderson P. S.L., Renaud S., Rayfield E. J., 2014.Adaptive plasticity in the mouse mandible // BMC Evolutionary Biology. V. 14. № 85. P. 1–9. http://www.biomedcentral.com/1471-23148/14/85
  15. doi: 10.1186/1471-2148-14-85
  16. Belyaev D. K., 1979. Destabilizing selection as a factor in domestication // J. Hered. V. 70. № 5. P. 301–308.
  17. Blanco R. E., Rinderknecht A., Lecuona G., 2011. The bite force of the largest fossil rodent (Hystricognathi, Caviomorpha, Dinomyidae) // Lethaia. P. 1–7. doi: 10.1111/j.1502-3931.2011.00265.x
  18. Bošković A., Rando O. J., 2018. Transgenerational epigenetic inheritance // Ann. Rev. Genet. V. 52. P. 21–41.
  19. Burggren W., 2016. Epigenetic inheritance and its role in evolutionary biology: re-evaluation and new perspectives // Biology. V. 5. № 24. P. 2–22.
  20. Christiansen P., 2008. Feeding Ecology and Morphology of the Upper Canines in Bears (Carnivora: Ursidae) // J. of Morphology. V. 269. P. 896–908.
  21. Cornette R., Tresset A., Houssin C. et al., 2015. Does bite force provide a competitive advantage in shrews? The case of the greater white-toothed shrew // Biological Journal of the Linnean Society. V. 114. № 4. P. 795– 807.
  22. Croose E., Hanniffy R., Harrington A., Põdra M. et al., 2023. Mink on the brink: comparing survey methods for detecting a critically endangered carnivore, the European mink Mustela lutreola // European Journal of Wildlife Research. V. 69. № 34. P. 1–14. https://doi.org/10.1007/s10344-023-01657-3
  23. Darwin C., 1868.Variation of plants and animals under domestication. London: J. Murray. 486 p.
  24. Davis J. S., 2014. Functional Morphology of Mastication in Musteloid Carnivorans // Dissertation of Biological Sciences Ph. D. Athens: Ohio University. 234 p.
  25. Donelan S. C., Hellmann J. K., Bell A. M. et al., 2020. Transgenerational plasticity in human-altered environments // Trends in Ecology and Evolution. V. 35. № 2. P. 115–124.
  26. Drake A. G., Klingenberg C. P., 2010. Large-scale diversification of skull shape in domestic dogs: disparity and modularity // Amer. Nat. V. 175. № 3. P. 289–301.
  27. Fitzhugh D. C., Parmer A., Shelton L. J., Sheets J. T., 2008. A comparative analysis of carbon dioxide displacement rates for euthanasia of the ferret // Lab. Anim. (NY). V. 37. P. 81–86.
  28. Gálvez-López E., Cox P. G., 2022. Mandible shape variation and feeding biomechanics in minks // Scientific Reports. V. 12. № 4997. P. 1–11. https://doi.org/10.1038/s41598-022-08754-4
  29. Gálvez-López E., Kilbourne B., Cox P. G., 2021. Cranial shape variation in mink: Separating two highly similar species // J. of Anatomy. V. 00. P. 1–16. https://doi.org/10.1111/joa.13554
  30. Gittleman J. L., Van Valkenburgh B., 1997. Sexual dimorphism in the canines and skulls of carnivores: effects of size, phylogeny, and behavioral ecology // Journal of Zoology. V. 242. P. 97–117.
  31. Greaves W. S., 1983. A functional analysis of carnassial biting // Biol. J. Linn. Soc. V. 20. P. 353–363.
  32. Hammer Q., Harper D. A.T., Ryan P. D., 2001. PAST: Paleontological Statistics software package for education and data analysis // Palaeontol. Electronica. V. 4. № 1. P. 1–9. (program). http://palaeoelectronica.org/2001_1/past/issue1_01.html].
  33. Jablonka E., Raz G., 2009. Transgenerational epigenetic inheritance: prevalence, mechanisms, and implications for the study of heredity and evolution // Qvart. Rev. Biol. V. 84. P. 131–176.
  34. Jensen P., 2013. Transgenerational epigenetic effects on animal behaviour // Prog. Biophys. Mol. Biol. V. 113. P. 447–454.
  35. Kaiser S., Hennessy M. B., Sachser N., 2015. Domestication affects the structure, development and stability of biobehavioural profiles // Front. in Zool. V. 12. Suppl. 1. P. 1–11. S19. http://www.frontiersinzoology.com/content/12/S1/S19
  36. Klingenberg C. P., 2011. MorphoJ: an integrated software package for geometric morphometrics // Mol. Ecol. Resour. V. 11. P. 353–357. https://doi.org/10.1111/j.1755-0998.2010.02924.x
  37. Kukekova A. V., Johnson J. L., Xiang X. et al., 2018. Red fox genome assembly identifies genomic regions associated with tame and aggressive behaviours // Nat. Ecol. Evol. V. 2. P. 1479–1491. https://doi.org/10.1038/s41559-018-0611-6
  38. Law C. J., 2019. Solitary meat-eaters: solitary, carnivorous carnivorans exhibit the highest degree of sexual size dimorphism // Scientific Reports. V. 9. P. 1–10.
  39. Law C. J., 2020. Sex-specific ontogenetic patterns of cranial morphology, theoretical bite force, and underlying jaw musculature in fishers and American martens // Journal of Anatomy. V. 00. P. 1–14. https://doi.org/10.1111/joa.13231
  40. Law C. J., Baliga V. B., Tinker M. T., Mehta R. S., 2017. Asynchrony in craniomandibular development and growth in Enhydra lutris nereis (Carnivora: Mustelidae): are southern sea otters born to bite? // Biological Journal of the Linnean Society. V. 121. P. 420–438.
  41. Law C. J., Duran E., Hung N. et al., 2018. Effects of diet on cranial morphology and biting ability in musteloid mammals // Journal of Evolutionary Biology. 31. 1918–1931.
  42. Lord K. A., Larson G., Coppinger R. P., Karlsson E. K., 2020. The history of farm foxes undermines the animal domestication syndrome // Trends in Ecology and Evolution. V. 35. № 2. P. 125–135. https://doi.org/10.1016/j.tree.2019.10.011
  43. Loy A., Spinosi O., Cardini R., 2004. Cranial morphology of Martes foina and M. martes (Mammalia, Carnivora, Mustelidae): the role of size and shape in sexual dimorphism and interspecific differentiation // The Italian Journal of Zoology. V. 71. P. 27–35.
  44. Maran T., Põdra M., Harrington L. A., Macdonald D. W., 2017. European mink: restoration attempts for a species on the brink of extinction // Biology and Conservation of Musteloids / Ed. by D. W. Macdonald, C. Newman, and L. A. Harrington. Oxford: Oxford Univ. Press. 2017. https://doi. org/10.1093/oso/9780198759805.001.0017
  45. Põdra M., Gómez A., Palazón S., 2013. Do American mink kill European mink? Cautionary message for future recovery efforts // Eur. J. Wildl. Res. V. 59. P. 431–440.
  46. Rohlf F. J., 2017. TpsUtil, file utility program, version 1.74. Department of Ecology and Evolution, State University of New York at Stony Brook. (program).
  47. Rohlf F. J., 2017a. TpsDig2, digitize landmarks and outlines, version 2.30. Department of Ecology and Evolution, State University of New York at Stony Brook. (program).
  48. Rohlf F. J., Slice D., 1990. Extensions of the Procrustes method for the optimal superimposition of landmarks // Syst. Biol. V. 39. № 1. P. 40–59.
  49. Romaniuk A., 2018. Shape variation of Palearctic mustelids (Carnivora: Mustelidae) mandible is affected both by evolutionary history and ecological preference // Hystrix. V. 29. P. 87–94.
  50. Sidorovich V. E., Polozov A. G., Zalewski A., 2010. Food niche variation of European and American mink during the American mink invasion in north-eastern Belarus // Biological Invasions. V. 12. P. 2207–2217.
  51. Singh N., Albert F. W., Plyusnina I. et al., 2017. Facial shape differences between rats selected for tame and aggressive behaviors // PLoS ONE. V. 12. № 4. P. 1–11. e0175043. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0175043
  52. Thom M. D., Harrington L. A., Macdonald D. W., 2004. Why are American mink sexually dimorphic? A role for niche separation // Oikos. V. 105. P. 525–535.
  53. Timm-Davis L.L., DeWitt T.J., Marshall C. D., 2015. Divergent skull morphology supports two trophic specializations in otters (Lutrinae) // PLoS One. V. 10. P. e0143236-e0143218
  54. Trapezov O. V., 1997. Black crystal: A novel color mutant in the American mink (Mustela vision Schreber) // J. Heredity. V. 88. P. 164–166.
  55. Van Valkenburgh B., Ruff C. B., 1987. Canine tooth strength and killing behaviour in large carnivores // J. Zool. Lond. V. 212. P. 379–397.
  56. Wilkins A. S., Wrangham R. W., Fitch W. T., 2014. The “domestication syndrome” in mammals: A unified explanation based on neural crest cell behavior and genetics // Genetics. V. 197. № 3. P. 795–808. https://doi.org/10.1534/genetics.114.165423
  57. Zazhigin V. S., Voyta L. L., 2019. Northern Asian Pliocene–Pleistocene beremendiin shrews (Mammalia, Lipotyphla, Soricidae): a description of material from Russia (Siberia), Kazakhstan, and Mongolia and the paleobiology of Beremendia // Journal of Paleontology. V. 93. P. 1234–1257. https://doi.org/10.1017/jpa.2019.51
  58. Zelditch M. L., Swiderski D. L., Sheets H. D., Fink W. L., 2004. Geometric Morphometrics for Biologists: A Primer. New York: Elsevier Acad. Press. 437 p.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема расположения на буккальной стороне мандибулы американской норки: a – ландмарок LM (1–7), полуландмарок SM (n = 8) и масштабирующих ландмарок (8, 9); b – промеров A, B, C, D, E, F (по: Gálvez-López, Cox, 2022) и углов α, β, γ, δ для вычисления индексов механических потенциалов клыка и хищного зуба (обозначения и пояснения см. в тексте) и c – способ вычисления угла направления силы – FA (по: Cornett et al., 2015). Стрелки – направления биомеханических сил внутренних плеч

Скачать (131KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Сопоставление средних механических потенциалов (с учетом стандартной ошибки ± SE) клыка (MPmadm) и хищного зуба (MPmatp) самцов природной канадской популяции (Can), экспериментальных линий американской норки (агрессивные: самцы – AM, самки – AF; ручные: самцы – TM, самки – TF; неселектированные: самцы – NM, самки – NF), самцы европейской норки (Mlut) и колонка (Msib). Размеры теневых пятен соответствуют центроидным размерам (CS) за вычетом их минимального значения

Скачать (104KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Результаты кластерного анализа (UPGMA) средних индексов механического потенциала клыка и хищного зуба нижней челюсти особей канадской популяции, линий агрессивных, ручных и неселектированных американских норок (Neogale vison) и двух близких видов – европейской норки (Mustela lutreola) и колонка (M. sibirica)

Скачать (92KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024