Offspring size affects the post-metamorphic performance of a colonial marine invertebrate

The positive relationship between offspring size and offspring fitness is a fundamental assumption of life-history theory, but it has received relatively little attention in the marine environment. This is surprising given that substantial intraspecific variation in offspring size is common in marine organisms and there are clear links between larval experience and adult performance. The metamorphosis of most marine invertebrates does not represent a newbeginning, and larval experiences can have effects that carry over to juvenile survival and growth. We show that larval size can have equally important carryover effects in a colonial marine invertebrate. In the bryozoan Bugula neritina, the size of the non-feeding larvae has a prolonged effect on colony performance after metamorphosis. Colonies that came from larger larvae survived better, grew faster, and reproduced sooner or produced more embryos than colonies that came from smaller larvae. These effects crossed generations, with colonies from larger larvae themselves producing larger larvae. These effects were found in two populations (in Australia and in the United States) in contrasting habitats.

Offspring size effects in the marine environment: A field test for a colonial invertebrate

A central tenet of life-history theory is the presence of a trade-off between the size and number of offspring that a female can produce for a given clutch. A crucial assumption of this trade-off is that larger offspring perform better than smaller offspring. Despite the importance of this assumption empirical, field-based tests are rare, especially for marine organisms. We tested this assumption for the marine invertebrate, Diplosoma listerianum, a colonial ascidian that commonly occurs in temperate marine communities. Colonies that came from larger larvae had larger feeding structures than colonies that came from smaller larvae. Colonies that came from larger larvae also had higher survival and growth after 2 weeks in the field than colonies that came from smaller larvae. However, after 3 weeks in the field the colonies began to fragment and we could not detect an effect of larval size. We suggest that offspring size can have strong effects on the initial recruitment of D. listerianum but because of the tendency of this species to fragment, offspring size effects are less persistent in this species than in others.

The Galilean turn in population ecology

The standard mathematical models in population ecology assume that a population's growth rate is a function of its environment. In this paper we investigate an alternative proposal according to which the rate of change of the growth rate is a function of the environment and of environmental change. We focus on the philosophical issues involved in such a fundamental shift in theoretical assumptions, as well as on the explanations the two theories offer for some of the key data such as cyclic populations. We also discuss the relationship between this move in population ecology and a similar move from first-order to second-order differential equations championed by Galileo and Newton in celestial mechanics.

Genetische und epigenetische Einflüsse auf die Entwicklung der Amygdala und des emotionalen Verhaltens - Untersuchungen an drei Mäusestämmen

Embryo transfer, amygdala, neuropeptide Y, parvalbumin, maternal effect, genetic background, open field, elevated plus maze, acoustic startle response, intrauterine influences

Disentangling reasons for low Y chromosome variation in the greater white-toothed shrew (Crocidura russula).

Y chromosome variation is determined by several confounding factors including mutation rate, effective population size, demography, and selection. Disentangling these factors is essential to better understand the evolutionary properties of the Y chromosome. We analyzed genetic variation on the Y chromosome, X chromosome, and mtDNA of the greater white-toothed shrew, a species with low variance in male reproductive success and limited sex-biased dispersal, which enables us to control to some extent for life-history effects. We also compared ancestral (Moroccan) to derived (European) populations to investigate the role of demographic history in determining Y variation. Recent colonization of Europe by a small number of founders (combined with low mutation rates) is largely responsible for low diversity observed on the European Y and X chromosomes compared to mtDNA. After accounting for mutation rate, copy number, and demography, the Y chromosome still displays a deficit in variation relative to the X in both populations. This is possibly influenced by directional selection, but the slightly higher variance in male reproductive success is also likely to play a role, even though the difference is small compared to that in highly polygynous species. This study illustrates that demography and life-history effects should be scrutinized before inferring strong selective pressure as a reason for low diversity on the Y chromosome.

Effects of the social environment on the survival and fungal resistance of ant brood

The phenotype of social animals can be influenced by genetic, maternal and environmental effects, which include social interactions during development. In social insects, the social environment and genetic origin of brood can each influence a whole suite of traits, from individual size to caste differentiation. Here, we investigate to which degree the social environment during development affects the survival and fungal resistance of ant brood of known maternal origin. We manipulated one component of the social environment, the worker/brood ratio, of brood originating from single queens of Formica selysi. We monitored the survival of brood and measured the head size and ability to resist the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana of the resulting callow workers. The worker/brood ratio and origin of eggs affected the survival and maturation time of the brood and the size of the resulting callow workers. The survival of the callow workers varied greatly according to their origin, both in controls and when challenged with B. bassiana. However, there was no interaction between the fungal challenge and either the worker/brood ratio or origin of eggs, suggesting that these factors did not affect parasite resistance in the conditions tested. Overall, the social conditions during brood rearing and the origin of eggs had a strong impact on brood traits that are important for fitness. We detected a surprisingly large amount of variation among queens in the survival of their brood reared in standard queenless conditions, which calls for further studies on genetic, maternal and social effects influencing brood development in the social insects.

From the Apennines to the Alps: colonization genetics of the naturally expanding Italian wolf (Canis lupus) population

Wolves in Italy strongly declined in the past and were confined south of the Alps since the turn of the last century, reduced in the 1970s to approximately 100 individuals surviving in two fragmented subpopulations in the central-southern Apennines. The Italian wolves are presently expanding in the Apennines, and started to recolonize the western Alps in Italy, France and Switzerland about 16 years ago. In this study, we used a population genetic approach to elucidate some aspects of the wolf recolonization process. DNA extracted from 3068 tissue and scat samples collected in the Apennines (the source populations) and in the Alps (the colony), were genotyped at 12 microsatellite loci aiming to assess (i) the strength of the bottleneck and founder effects during the onset of colonization; (ii) the rates of gene flow between source and colony; and (iii) the minimum number of colonizers that are needed to explain the genetic variability observed in the colony. We identified a total of 435 distinct wolf genotypes, which showed that wolves in the Alps: (i) have significantly lower genetic diversity (heterozygosity, allelic richness, number of private alleles) than wolves in the Apennines; (ii) are genetically distinct using pairwise F(ST) values, population assignment test and Bayesian clustering; (iii) are not in genetic equilibrium (significant bottleneck test). Spatial autocorrelations are significant among samples separated up to c. 230 km, roughly correspondent to the apparent gap in permanent wolf presence between the Alps and north Apennines. The estimated number of first-generation migrants indicates that migration has been unidirectional and male-biased, from the Apennines to the Alps, and that wolves in southern Italy did not contribute to the Alpine population. These results suggest that: (i) the Alps were colonized by a few long-range migrating wolves originating in the north Apennine subpopulation; (ii) during the colonization process there has been a moderate bottleneck; and (iii) gene flow between sources and colonies was moderate (corresponding to 1.25-2.50 wolves per generation), despite high potential for dispersal. Bottleneck simulations showed that a total of c. 8-16 effective founders are needed to explain the genetic diversity observed in the Alps. Levels of genetic diversity in the expanding Alpine wolf population, and the permanence of genetic structuring, will depend on the future rates of gene flow among distinct wolf subpopulation fragments.

The determinants of queen size in a socially polymorphic ant.

In social animals, body size can be shaped by multiple factors, such as direct genetic effects, maternal effects, or the social environment. In ants, the body size of queens correlates with the social structure of the colony: colonies headed by a single queen (monogyne) generally produce larger queens that are able to found colonies independently, whereas colonies headed by multiple queens (polygyne) tend to produce smaller queens that stay in their natal colony or disperse with workers. We performed a cross-fostering experiment to investigate the proximate causes of queen size variation in the socially polymorphic ant Formica selysi. As expected if genetic or maternal effects influence queen size, eggs originating from monogyne colonies developed into larger queens than eggs collected from polygyne colonies, be they raised by monogyne or polygyne workers. In contrast, eggs sampled in monogyne colonies were smaller than eggs sampled in polygyne colonies. Hence, eggs from monogyne colonies are smaller but develop into larger queens than eggs from polygyne colonies, independently of the social structure of the workers caring for the brood. These results demonstrate that a genetic polymorphism or maternal effect transmitted to the eggs influences queen size, which probably affects the social structure of new colonies.

Inheritance of seed coat color in sesame

The objective of this work was to determine the inheritance mode of seed coat color in sesame. Two crosses and their reciprocals were performed: UCLA37 x UCV3 and UCLA90 x UCV3, of which UCLA37 and UCLA90 are white seed, and UCV3 is brown seed. Results of reciprocal crosses within each cross were identical: F1 seeds had the same phenotype as the maternal parent, and F2 resulted in the phenotype brown color. These results are consistent only with the model in which the maternal effect is the responsible for this trait. This model was validated by recording the seed coat color of 100 F2 plants (F3 seeds) from each cross with its reciprocal, in which the 3:1 expected ratio for plants producing brown and white seeds was tested with the chi-square test. Sesame seed color is determined by the maternal genotype. Proposed names for the alleles participating in sesame seed coat color are: Sc1, for brown color; and Sc2, for white color; Sc1 is dominant over Sc2.

Herdabilidade e correlações quanto a peso, perímetro escrotal e escores visuais à desmama, em bovinos Canchim

O objetivo deste trabalho foi estabelecer o modelo mais adequado para avaliação genética de bovinos Canchim e estimar os parâmetros genéticos de características produtivas à desmama. Foram utilizados dados de: 12.103 animais, quanto ao peso (PD); 5.278, quanto ao perímetro escrotal (PE); 8.343, quanto ao escore visual da conformação frigorífica (CF); 9.111, quanto ao escore de umbigo (UM); e 7.986, quanto ao escore de pelame (PEL). Os modelos estatísticos incluíram os efeitos fixos e os efeitos aleatórios genéticos aditivos direto, materno e de ambiente permanente materno, em diferentes combinações. As análises foram feitas pelo método da máxima verossimilhança restrita livre de derivadas. O modelo completo foi o mais adequado para PD, PE, CF e UM, enquanto o modelo com uso apenas dos efeitos genéticos aditivos direto e materno foi o mais adequado para PEL. As estimativas de herdabilidade direta foram 0,17, 0,13, 0,20, 0,18, e 0,52 para PD, PE, CF, UM e PEL, respectivamente, o que indica a possibilidade de se obter progresso genético por meio da seleção para essas características, principalmente para PEL. As correlações genéticas aditivas diretas entre as características variaram de -0,16 a 0,61. As correlações entre PD e PE e entre PD e CF indicam que a seleção para PD deve proporcionar ganho genético em PE e CF

Estimação de funções de covariância para características de crescimento da raça Tabapuã utilizando modelos de regressão aleatória

Foram utilizados 35.732 registros de peso do nascimento aos 660 dias de idade de 8.458 animais da raça Tabapuã para estimar funções de covariância utilizando modelos de regressão aleatória sobre polinômios de Legendre. Os modelos incluíram: como aleatórios, os efeitos genético aditivo direto, materno, de ambiente permanente de animal e materno; como fixos, os efeitos de grupo de contemporâneo; como covariáveis, a idade do animal à pesagem e a idade da vaca ao parto (linear e quadrática); e sobre a idade à pesagem, polinômio ortogonal de Legendre (regressão cúbica) foi considerado para modelar a curva média da população. O resíduo foi modelado considerando sete classes de variância e os modelos foram comparados pelos critérios de informação Bayesiano de Schwarz e Akaike. O melhor modelo apresentou ordens 4, 3, 6, 3 para os efeitos genético aditivo direto e materno, de ambiente permanente de animal e materno, respectivamente. As estimativas de covariância e herdabilidades, obtidas utilizando modelo bicaracter, e de regressão aleatória foram semelhantes. As estimativas de herdabilidade para o efeito genético aditivo direto, obtidas com o modelo de regressão aleatória, aumentaram do nascimento (0,15) aos 660 dias de idade (0,45). Maiores estimativas de herdabilidade materna foram obtidas para pesos medidos logo após o nascimento. As correlações genéticas variaram de moderadas a altas e diminuíram com o aumento da distância entre as pesagens. A seleção para maiores pesos em qualquer idade promove maior ganho de peso do nascimento aos 660 dias de idade.

Estimation models of variance components for farrowing interval in swine

Este trabalho teve como objetivo principal avaliar a importância da inclusão dos efeitos genético materno, comum de leitegada e de ambiente permanente no modelo de estimação de componentes de variância para a característica intervalo de parto em fêmeas suínas. Foram utilizados dados que consistiam de 1.013 observações de fêmeas Dalland (C-40), registradas em dois rebanhos. As estimativas dos componentes de variância foram realizadas pelo método da máxima verossimilhança restrita livre de derivadas. Foram testados oito modelos, que continham os efeitos fixos (grupos de contemporâneo e covariáveis) e os efeitos genético aditivo direto e residual, mas variavam quanto à inclusão dos efeitos aleatórios genético materno, ambiental comum de leitegada e ambiental permanente. O teste da razão de verossimilhança (LR) indicou a não necessidade da inclusão desses efeitos no modelo. No entanto observou-se que o efeito ambiental permanente causou mudança nas estimativas de herdabilidade, que variaram de 0,00 a 0,03. Conclui-se que os valores de herdabilidade obtidos indicam que esta característica não apresentaria ganho genético como resposta à seleção. O efeito ambiental comum de leitegada e o genético materno não apresentaram influência sobre esta característica. Já o ambiental permanente, mesmo sem ter sido significativo o seu efeito pelo LR, deve ser considerado nos modelos genéticos para essa característica, pois sua presença causou mudança nas estimativas da variância genética aditiva.

Dois critérios de seleção na pré-desmama em bovinos da raça Gir. 1. Estimativas de parâmetros genéticos

Dados de 16.592 animais da raça Gir, provenientes do controle de desenvolvimento ponderal da Associação Brasileira dos Criadores de Zebu, nascidos no período de 1978 a 1994, criados em diversas condições de ambiente no Brasil, foram usados para estimar parâmetros genéticos e ambientais das características ganho médio diário do nascimento à desmama (GMD) e dias para atingir 160 kg do nascimento à desmama (D160). As estimativas dos componentes de variância e herdabilidade foram obtidas pelo método da máxima verossimilhança restrita por modelos animais uni-característica. Foram utilizados dois modelos o modelo 1, com grupo de contemporâneos (GC) como efeito fixo e com efeitos genético aditivo de animal e materno, efeito de ambiente permanente materno e erro como aleatórios; e modelo 2, com os mesmos efeitos do modelo 1, mas com covariância genética entre os efeitos direto e materno igual a zero (sigmaam=0). As estimativas de herdabilidade, utilizando-se o Modelo 1, foram iguais a 0,11; 0,04; 0,11 e 0,07 para GMD (efeito direto), GMD (efeito materno), D160 (efeito direto) e D160 (efeito materno), respectivamente. Para o Modelo 2, as estimativas de herdabilidade foram: 0,12; 0,05; 0,10 e 0,05 para GMD (efeito direto), GMD (efeito materno), D160 (efeito direto) e D160 (efeito materno). A diferença entre os modelos pela não inclusão da estrutura de covariância entre os efeitos direto e materno (sigmaam=0), neste trabalho, não foi significativa. A contribuição da variância residual (como porcentagem da variação fenotípica total) foi de 76% para GMD e de 80% para D160, para os dois modelos, indicando a necessidade da melhoria do ambiente de criação, assim como a padronização e formação de lotes de manejo, o que reflete na possibilidade de melhor definição de grupo de contemporâneos.

Dois critérios de seleção na pré- desmama em bovinos da raça Gir. 2. Efeito na classificação dos animais

A utilização de dois critérios de seleção na pré-desmama, ganho médio diário do nascimento à desmama (GMD) e dias para ganhar 160 kg do nascimento à desmama (D160), foi estudada, analisando-se informações de 16.592 animais, provenientes do controle de desenvolvimento ponderal da Associação Brasileira dos Criadores de Zebu, nascidos no período de 1978 a 1994. Foram incluídos no modelo o efeito fixo de grupo de contemporâneos e os efeitos aleatórios genético aditivo de animal e materno, de ambiente permanente materno e o erro. A covariância entre os efeitos direto e materno foi considerada igual a zero. As estimativas dos componentes de variância e herdabilidade foram obtidas pelo método da máxima verossimilhança restrita e os valores genéticos preditos (VGs), por modelos animais uni-característica. As estimativas de herdabilidade foram: 0,12; 0,05; 0,10 e 0,05 para GMD (efeito direto), GMD (efeito materno), D160 (efeito direto) e D160 (efeito materno), respectivamente. Foram estimadas a correlação genética entre GMD e D160 (efeito direto e materno) e a correlação de classificação (Spearman) entre os valores genéticos para as categorias de touros, vacas e bezerros. As estimativas de correlação genética entre GMD e D160 foram 0,86 e 0,88, para o efeito direto e materno, respectivamente. As estimativas de correlação de ;rank;, também foram altas, entretanto, nenhuma foi igual a um, resultando em alterações na classificação dos animais. A relação entre as médias aritmética (A) e harmônica (H) e o desvio-padrão (S) do GMD ajustado para efeitos ambientais e maternos (GMDc) foi verificada utilizando-se um modelo restrito, sem intercepto, mediante as regressões linear e quadrática do S do GMDc sobre a diferença entre a média aritmética e média harmônica (A-H). Os resultados evidenciaram que, semelhantemente a H, o critério D160 apresentou a propriedade de discriminar touros com progênie mais uniforme.

Efeito da linhagem citoplasmática sobre o peso ao nascer e o ganho médio diário na pré-desmama em bovinos da raça Caracu

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)