Authors
Contact Us

Sign In

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

دراسات طويلة الأجل ضرورية لفهم عملية التطور والآليات للتكيف. عموما، هذه الدراسات تتطلب التزامات الحياة وقتها للباحثين. هنا، يتم وصف طريقة قوية هائلة السلف جمع البيانات الدولة للفنون لتوليد بيانات طولية في النظم الطبيعية.

Abstract

دراسات طويلة الأجل تتيح تحديد العمليات الإيكولوجية التطورية التي تحدث على مدى فترات زمنية طويلة. وبالإضافة إلى ذلك، أنها توفر البيانات التجريبية الرئيسية التي يمكن استخدامها في وضع النماذج التنبؤية للتنبؤ بالاستجابات التطوري للنظم الإيكولوجية الطبيعية للتغييرات البيئية في المستقبل. ومع ذلك، فيما عدا حالات استثنائية قليلة، دراسات طويلة الأجل نادرة بسبب الصعوبات اللوجستية المرتبطة بالحصول على العينات الزمنية. يتم دراسة ديناميات الزمانية كثيرا في المختبر أو في التجارب ميسوكوسم التي تسيطر عليها مع دراسات استثنائية أن إعمار تطور السكان الطبيعي في البرية.

هنا، يتم توفيرها إجراءات التشغيل القياسية (SOP) أحياء أو أحياء نائمة Daphnia magna، أنواع الحيوانية على نطاق واسع حجر الزاوية في النظم الإيكولوجية المائية، للنهوض بشكل كبير جمع بيانات طولية الدولة للفنون في النظم الطبيعية. وعرف مجال "الإيكولوجيا القيامة" في 1999 كيرفوت وزملاء العمل، على الرغم من محاولات الأولى في تفريخ ديابوسينج العوالق الحيوانية البيض التاريخ إلى الوراء إلى أواخر الثمانينات. منذ ورقة في كيرفوت المنوي، المنهجية لإحياء الأنواع الحيوانية متزايد في كثير من الأحيان طبق، على الرغم من نشر بين المختبرات فقط عن طريق نقل المعرفة المباشرة. هنا، يرد سوب يوفر بروتوكول خطوة بخطوة عن الممارسة المتمثلة في أحياء نائمة Daphnia magna البيض.

دراستان الرئيسية شريطة يقاس في الذي يبعث رد اللياقة البدنية Daphnia magna السكان إلى الاحترار، الاستفادة من القدرة على دراسة السكان التاريخية والحديثة في نفس الإعدادات. وأخيراً، يناقش تطبيق لتقنيات الجيل التالي تسلسل مراحل أحياء أو لا تزال نائمة. هذه التكنولوجيات توفر قوة لم يسبق لها مثيل في تشريح العمليات والآليات للتطور إذا ما طبق على السكان، التي شهدت تغييرات في التحديد الضغط على مر الزمن.

Introduction

دراسات طويلة الأجل بالغة الأهمية لفهم العمليات الإيكولوجية والتطورية في الطبيعة وفي تقييم كيفية الاستجابة للأنواع وتستمر خلال التغير البيئي1. وهذا يرجع إلى أن العمليات الإيكولوجية التطورية يحدث عبر الأجيال، وحدوث تغييرات في البيئة على مدى فترات زمنية طويلة. وعلاوة على ذلك، توفر الدراسات الطويلة الأجل الرئيسية البيانات التجريبية التي تعمل على تحسين دقة النمذجة التنبؤية للتنبؤ بالاستجابات التطوري للنظم الإيكولوجية الطبيعية للتغيرات البيئية2. دقة هذه النماذج أمر حاسم لتنفيذ استراتيجيات الإدارة والحفظ للحفاظ على التنوع البيولوجي وخدمات النظام الإيكولوجي.

باستثناء بعض الحالات الاستثنائية (مثلاً، داروين غالاباغوس العصافير3 والطحالب4)، الدراسات الطويلة الأجل تقتصر إلى حد كبير على الأنواع مع مرور الوقت القصير الجيل الذي يمكن نشرة في5،مختبر6 , 7 , 8-ومن ثم فإن العمليات التي تعزز دينامية تطورية لا تزال بعيدة المنال. بسبب الصعوبات اللوجستية المرتبطة بالحصول على العينات الزمنية، يتم دراسة البيانات التجريبية أكثر تواترا في المكانية مما في سياق زمني، والاستدلال على العمليات الإيكولوجية التطورية الزمنية أو على غرار من البيانات المكانية. ويعرف هذا النهج استبدال 'مساحة للوقت'9، الفضاء هو الذي اعتمدت بموجبه كبديل لدراسة ديناميات التطور الزمني. القيد الرئيسي لاستبدال 'مساحة للوقت' أن معدلات التكيف على مستويات مكانية مختلفة تختلف عن التغير الزمني في السكان نفسه؛ ومن ثم فهي استنتاجات تستند إلى الاستعاضة عن الوقت مع مساحة منحازة10.

بديلاً قويا يتيح دراسة ديناميات التطور في النظم الإيكولوجية الطبيعية على مر الزمن هو تحليل التغيرات الإيكولوجية والجينية في الأنواع المنتجة لمراحل نائمة11. هذه المراحل نائمة تتراكم على شكل طبقات المحفوظات البيولوجية التي يمكن أن تكون مؤرخة بدقة وتتميز باليوليمنولوجيكالي،من1213. الأهم من ذلك، يمكن أحياء هذه المراحل نائمة والمستخدمة في التجارب المختبرية، حيث يمكن قياس استجابتها التطوري لتغير البيئة مباشرة. يمكن أن تنافس السكان التاريخية ضد أبنائهم تطورت الحديثة لدراسة التغييرات اللياقة البدنية ووظيفة الجينات التي تتطور في خطوة مع التغير البيئي14،،من1516.

مراحل نائمة وتشمل البذور، والخراجات، والجراثيم، والبيض المصارف. على الرغم من أن الدراسات الأولى في أحياء البيض نائمة يعود تاريخها إلى أواخر الثمانينات17، وعدد قليل من الدراسات قد طبقت هذه التقنية في أوائل التسعينات18،19، ميدان "الإيكولوجيا القيامة" قد تم رسميا أنشأت الورقة المنوي كيرفوت وزملاء العمل في عام 199920. وقد طبقت هذه الممارسة أساسا في إعادة البناء باليوليمنولوجيكال أنواع المياه العذبة17،،من21إلى22. ومع ذلك، سوب غير متوفر حتى الآن. هنا، يرد وصف خطوة بخطوة للبروتوكول القيامة المطبقة على البيض نائمة للأنواع الحيوانية Daphnia magna ، من أخذ عينات الرواسب إلى إنشاء ثقافات الاستنساخ من hatchlings. وتناقش الخطوات SOP بسهولة للتحويل إلى الأنواع الأخرى من براغيث الماء، وكذلك الخطوات التي قد تتطلب التحسين إضافية،.

براغيث الماء زوبلانكتيرس المياه العذبة موجودة في معظم الموائل لوتيك23 . أنواع براغيث الماء أما تلزم بارثينوجينس مخصي أو دورية. دال-ماجنا هو بارثينوجين دورية التي تستنسخ كلونالي تحت ظروف بيئية مواتية24. عندما تتدهور الأوضاع البيئية، يحدث إنتاج الذكور وممارسو الجنسي يؤدي إلى تكوين البويضات المخصبة بالدخول في حالة من السكون يحميها من البيئة قضية كيتين تسمى افيبيوم. نسبة من هذه هاتش البيض نائمة عند عودة الظروف البيئية الملائمة. غير أن نسبة كبيرة من المصرف البيض نائمة ابدأ لديه فرصة هاتش وهكذا بناء المحفوظات البيولوجية على مر الزمن. مراحل نائمة ما زالت مدفونة في الرواسب من البحيرات والبرك ويمكن إحياؤه لدراسة ديناميات التطور على مدى فترات زمنية طويلة. لأن البيض نائمة دال-ماجنا ناتجة عن جزئ الجنسي، فتمثيل جيد للتنوع الوراثي الطبيعي ل الأنواع25. وعلاوة على ذلك، يمكن الاحتفاظ بأنها عن طريق الاستنساخ الاستنساخ في المختبر. هذه الخصائص توفر ميزة فريدة من نوعها من طراز اسوي الكائنات الحية، مع الحفاظ على التنوع الوراثي الطبيعي.

يتم عرض دراستين الرئيسية لإثبات مزايا مقارنة مباشرة أحفاد التاريخية والحديثة من سكان نفس ماجنا دال- تعاني من ضغوط بيئية مختارة على مر الزمن. دال-ماجنا العينات قد انبعث من بحيرة الدائري (الدانمرك)، ضحلة (عمق 5 أمتار؛ والسطح 22 هكتار) الأحواض المختلطة التي شهدت زيادة في حدوث متوسط درجة الحرارة وموجات الحرارة مع مرور الوقت. السكان ماجنا دال (الفرعية) يبعث على طول هذا التدرج الزمني يمتد 60 عاماً (1960-2005) ودراسة للتحقيق في تطورية واستجابة لاحترار درجات الحرارة. في الدراسة الأولى في تجربة حديقة مشتركة، وتم قياس التغيرات في الصفات المرتبطة باللياقة البدنية تاريخ الحياة استجابة لزيادة في درجة الحرارة + 6 درجة مئوية، وفقا لتوقعات "الفريق الحكومي الدولي" بشأن "تغير المناخ" للسنوات ال 100 المقبلة 26-واستخدمت في الدراسة الثانية، وتجربة ميسوكوسم لقياس قدرات تنافسية من الثلاثة السكان (الفرعية) بموجب الاحترار. تظهر هذه التجارب مجتمعة أن جميع الصفات تاريخ الحياة والسكان في حضور من الاحترار كالضغط فقط، تظهر مستوى عاليا من اللدونة ولديهم قدرات تنافسية متكافئة. وتوحي هذه النتائج أن الاحترار بالتأكيد واحدة لا تفرض تكاليف كبيرة من اللياقة البدنية، وعلى الأقل في السكان دراستها هنا.

Protocol

يوفر SOP التالية وصف خطوة بخطوة للبروتوكول المستخدم لإحياء Daphnia magna البيض نائمة، بما في ذلك وصفاً مفصلاً لأخذ العينات، وعزل افيبيا من الرواسب، وإنشاء ثقافات الاستنساخ ( الشكل 1).

figure-protocol-309
رقم 1: دليل خطوة بخطوة لقيامه Daphnia magna. يتم أخذ عينات الرواسب من موطن المياه العذبة طبيعية (أ) مع قاطعة مكبس (ب). هو شرائح لب الرواسب (ج) في طبقات إضافية من 1 أو 0.5 سم (د). يتم تخزين كل طبقة من الرواسب في نموذج الرمز بريدي قفل كيس (ه) في ظروف مظلمة وباردة (4 درجات مئوية). يتم وزن كل طبقة من الرواسب وغربلة استخدام ثقب سيتا الجيولوجي (1 مم و 125 ميكرومتر مش أحجام, F). وتستخدم الصواني خلفية بيضاء لعزل Daphnia magna افيبيا (ز). البيض نائمة ديكابسولاتيد (ح) نقل إلى أطباق بتري وتتعرض لمؤثرات الضوء ودرجة الحرارة للحث على الفقس. يتم نقل hatchlings لفصل الجرار (أنا) إنشاء خطوط إيسوكلونال. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

1-أخذ عينات من الرسوبيات

  1. عينات الرواسب من البحيرات أو البرك باستخدام قاطعة مكبس. هذا البروتوكول يستخدم "بيغ بن"27، أنبوب أساسية نحو 1.5 متر في الطول مع قطر أنبوب داخلي من 14 سم. بيج بن يتألف من المكبس حبل ورأس قاطعة، التي يتم إرفاق قضبان بمحرك الأنبوب في الرواسب. الإيدز الماسك أساسية دعم الأنبوب الأساسي عند كامل من الرواسب. لقذف الرواسب، يحتفظ إطار أنبوب الأساسية منتصبة وثابتة، وجاك زجاجة تعديل يتم استخدامه لدفع المكبس إلى أعلى خلال عملية البثق (تكميلية الفيديو 1).
    1. للبرك الضحلة أقل من 1 متر في العمق، استخدام قاطعة جاذبية شبكي لا يزيد عن 6 سم من قطر دفعت يدوياً في الرواسب.
    2. للبحيرات العميقة (> م 6 من العمق)، استخدم ليفينغستون المكبس المثاقيب28 أو محرك أقراص واحد غريفيث الرواسب المثاقيب مع الإيدز من زورق عائم مرتبط. قاطعة مكبس قضبان السيارة ليفينغستون من نوع يمكن استخدامها في المياه تصل إلى حوالي 30 م العميق لجمع المتعاقبة متر واحد محركات أقراص لينة رسوبيات بحيرة الموحدة. قاطعة غريفيث محرك أقراص واحد يتكون من رأس الأساسية بسيطة ولكنها قوية أن يربط أنابيب البولي القياسية لقضبان السيارة ليفينغستون. دفعت المثاقيب في الرواسب مع القضبان، ويوفر مكبس الشفط اللازمة لاسترداد الرواسب (الشكل 2).
    3. لاسترداد نوى مستمر، دون عائق، واستخدام فيبراكورينج. هذه المثاقيب العمل على مجموعة متنوعة من أعماق المياه ويمكن استرداد العينات الأساسية ذات أطوال مختلفة، تبعاً للخصائص الرسوبية. السعة منخفضة الاهتزاز التي يتم نقلها من رئيس فيبراكوري إلى أسفل من خلال برميل المرفقة أو أنبوب الأساسية سائلا الرواسب، مما يتيح للبرميل الأساسية المرفقة إلى وحدة فيبراكوري لاختراق الترسبات المسال. بعض فيبراكوريرس صغيرة وخفيفة الوزن ومحمولة، والبعض الآخر الوحدات الثقيلة الكبيرة التي يمكن نشرها فقط من السفن الكبيرة. الاختيار المثاقيب يعتمد على الخصائص الرواسب.
  2. شريحة الأساسية أفقياً في طبقات تدريجية من 1 سم أو أقل استخدام سطح معدني مسطح (تكميلية الفيديو 1). المثاقيب الرواسب مثل تلك المستخدمة هنا تهدف إلى تخفيف الضغط الهيدروليكي في قذف، الحد من اضطراب طبقات الرواسب. عندما تستخدم المثاقيب الأخرى، قد تتم إزالة قشرة الخارجي لكل طبقة الرواسب مع نوع قطع كعكة من شفرة للحد من التلوث فيما بين الطبقات.
  3. جمع كل طبقة الرواسب في حقيبة عينات منفصلة (تكميلية الفيديو 1)، وتخزينها في الظلام والباردة (4 درجة مئوية) الظروف.
  4. جمع الحد أدنى من 5 غ رواسب من كل الطبقات لتحديد العمر إشعاعيا. كما إشعاعيا بروتوكول مؤسس لوصف مفصل للمقايسة التي يرجع تاريخها، الرجوع إلى المنشورات الحالية12،13.

figure-protocol-3935
رقم 2: الرسوم المتحركة للمكبس الحفر الداخلي. مكبس قاطعة، أنبوب مجوف مع ختم انزلاق داخلية (المكبس) التي تنتج من فراغ ضعيفة. عندما يلامس المكبس واجهة الرواسب والمياه، يدفع الوزن البرميل الأساسية في الرواسب والفراغ الذي يسبب الترسبات يجري محفور إلى إدخال وتحريك لأعلى في الأنبوب دون الإخلال بطبقات الرواسب. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

2-النخل من طبقات الرواسب

  1. استخدام مقياس دقة، وزن كل طبقة الرواسب للرجوع إليها في المستقبل. استخدام المساحة والوزن لحساب كثافة الأنواع في البحيرة.
  2. منخل كل طبقة الرواسب باستخدام اثنين من ثقب سيتا الجيولوجية مكدسة فوق بعضها البعض. غربال الأولى يبلغ حجم فتحات الشباك 1 ملم ويفصل الطين واللافقاريات الكبيرة والجسيمات، مثل البذور، والنباتات والحشرات، من ما تبقى الرواسب. غربال الثاني شبكة من 125 ميكرومتر ويفصل افيبيا مانغا دال وجسيمات صغيرة من ما تبقى الرواسب (التكميلي فيديو 2).
  3. نقل صغيرة مختبرين في كسر الرواسب التي تم جمعها على غربال مش 125 ميكرومتر إلى علبة خلفية بيضاء. اعتماداً على نوع الرواسب، يجوز نقل مختبرين أصغر أو أكبر من الرواسب في كل وقت.
    1. إضافة كميات صغيرة (تصل إلى 200 مل) من المتوسطة إلى علبة العينات بيضاء بتعليق إعادة الكسر الرواسب المنقولة وتسهيل اكتشاف العين من افيبيا (الشكل 3). يمكن أن تكون الوسيلة المستخدمة ريسوسبيند الرواسب الكلور ماء الصنبور أو مياه البئر، والسرد29أو آدم المتوسطة (Aachener دافنين)30. الآخرة، سيتم استخدام مصطلح 'المتوسط' للإشارة إلى أي أو جميع الحلول المذكورة.

figure-protocol-5760
الشكل 3: Daphnia magna افيبيوم. البيض نائمة Daphnia magna فورا بعد إلغاء التغليف. وترد افيبيوم (A) والغشاء الداخلي البيض (ب)، والبيض نائمة (ج). شريط المقياس = 500 ميكرومتر.

3-إلغاء التغليف افيبيا والفقس

  1. مع ماصة باستور المتاح أو استخدام الملقط ميكروديسيكشن، مليئة افيبيا نقل الأفراد إلى أطباق بتري 10 مل متوسطة. استخدم على الأقل طبق بيتري كل طبقة من الرواسب.
  2. تحت مجهر ستيريو، ديكابسولاتي كل افيبيا باستخدام الملقط ميكروديسيكشن بإجبار فتح القضية كيتين (التكميلي فيديو 3). إزالة الغشاء الداخلي يستريح البيض دقيق، مع إيلاء اهتمام لعدم تعطيل البيض، ونقلها إلى طبق بتري مليئة المتوسطة باستخدام ماصة باستور. إلغاء التغليف يزيد نجاح الفقس في ماجنا دال؛ ومع ذلك، فإنه قد لا يكون مطلوباً أو قد يكون تحديا بالنسبة للأنواع الأخرى من براغيث الماء المنتجة افيبيا أصغر.
  3. كشف البيض ديكابسولاتيد إلى الطيف الكامل ضوء النهار طويلة كبيرة (16:8 الضوء: الظلام) وارتفاع درجة الحرارة (20 ± 1 درجة مئوية) لحمل الفقس في درجة الحرارة التي تسيطر عليها الجهاز (حاضنة) أو غرفة. يحدث الفقس بين 48 ساعة وأسابيع عدة (ما يصل إلى أربعة؛ فيديو التكميلية 4). في حالة عدم إلغاء التغليف، تعرض مباشرة افيبيا الفقس المحفزات (ضوء كبيرة النهار الطويل (16:8 الضوء: الظلام) وارتفاع درجة الحرارة (20 ± 1 درجة مئوية)).

4-إنشاء "خطوط إيسوكلونال" Daphnia magna

  1. إنشاء خطوط إيسوكلونال من hatchlings واحد بنقل الفردية دال-ماجنا من 3.3 فصل الجرار مليئة 200 مل متوسطة باستخدام ماصة باستور المتاح الخطوة. كل فرد متميزة وراثيا، نتيجة جزئ الجنسي.
  2. الحفاظ على خطوط إيسوكلونال إلى أجل غير مسمى في ظل ظروف الأسهم المكونة من 10 ± 1 درجة مئوية، 16:8 نظام الضوء: الظلام، تغذية أسبوعيا مع 0.2 مغ ج/لتر من الشائع Chlorella أو غيرها من الطحالب الخضراء (مثلاً، أوبليكووس سسينيديسموس). تجديد في المتوسط كل أسبوع ثالث. قد تتغير ظروف الأسهم مع درجة الحرارة، والتغذية والنظم، والأنواع.

5-الدراسات الرئيسية

ملاحظة: يتم توفير وصفاً لدراستين المفتاح الذي يبعث D.magna (دون) تستخدم السكان من الأرشيف رسوبية من عصابة بحيرة (الدانمرك) لتقييم الاستجابة التطوري للاحترار. الثلاثة (الفرعية) السكان قد انبعث من الفترات الزمنية التالية: 1960-1970، 1970-1985، و > عام 1999. دال-ماجنا الفقس النجاح من الأرشيف الرسوبية يتراوح بين 11 و 58% (الشكل 4). من hatchlings التي تم الحصول عليها من كل تيميبيريود، تم اختيار مجموعة فرعية عشوائية للدراستين الرئيسية الموضحة هنا. تهدف هذه الدراسات لتقييم ما إذا كان السكان (الفرعية) منبعث من فترات زمنية مختلفة على طول التدرج درجة الحرارة أظهر الاختلافات في تاريخ الحياة المرتبطة باللياقة البدنية الصفات (5.1)، وما إذا كان لديهم قدرات تنافسية مختلفة (5.2) وبعد التعرض للاحترار.

figure-protocol-8745
الشكل 4: الفقس النجاح في أرشيف رسوبية عينات من عصابة بحيرة. نسبة hatchlings ناجحة على طول الأرشيف الرسوبية عصابة بحيرة المستخدمة في الدراسات الأساسية. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

  1. تجارب الحديقة المشتركة
    1. نقل hatchlings عشرة كل السكان (الفرعية) من الثقافات الأسهم إلى ظروف الحديقة المشتركة: 16 درجة مئوية؛ كبيرة طويلة (نظام الضوء: الظلام 16:8)؛ تغذية يوميا مع 0.8 ملليغرام ج/لتر من Chlorella الشائع، وتجديد المتوسطة كل يوم الثاني. الحفاظ على hatchlings في ظروف الحديقة المشتركة لجيلين على الأقل (ca. 45 يوما). شروط الحديقة المشتركة الحد من التدخل من تأثير الأمهات ومزامنة النسخ بين hatchlings.
    2. عند الإفراج عنهم الحضنة الثانية إلى غرفة الحضنة، نقل الإناث البالغات من الجيل الثاني إلى 500 مل الجرار مملوءة بالمتوسطة حتى الإفراج عن الحضنة الثانية للأحداث.
    3. عشوائياً في نقل الأحداث الفردية من ح 24 – 48، ولد من الحضنة الثانية من الجيل الثاني، إلى 100 مل الجرار مملوءة بالمتوسطة والمعرضة للظروف التجريبية التالية: 18 درجة مئوية (درجة الحرارة الحالية في البحيرة) و 24 درجة مئوية (الاحترار، درجة الحرارة التنبؤ ب تغير المناخ 26 للسنوات ال 100 المقبلة)، 16:8 نظام الضوء: الظلام، وتغذية يومية 0.8 ملغ ج/لتر من تشلوريلافولجاريس.
    4. في كل الحيوانات التجريبية، قياس الحجم عند الاستحقاق مع ستيريوميكروسكوبي كالمسافة بين الرأس وقاعدة للعمود الفقري الذيل (الشكل 5). تصوير كل الحيوانات وتحليلها في وقت لاحق حجمه باستخدام برمجيات صورة مناسبة.
    5. قياس سن النضج: اليوم الذي يلاحظ البيض للمرة الأولى في قاعة الحضنة.
    6. قياس معدل وفيات: عدد الأفراد منقرضة أثناء التجربة.
    7. قياس الخصوبة: العدد الإجمالي لذرية صدر في الأولى والثانية الاستنساخ الاستنساخ.
    8. قياس معدل النمو السكاني، يقدر المعادلة أويلر (1) باستخدام:
      figure-protocol-10736(1)
      حيث lx هو نسبة البقاء على قيد الحياة في سن العاشرة، بس هو عدد المواليد الجدد المنتجة للفرد الباقين على قيد الحياة في سن العاشرة، وهو r معدل الزيادة الطبيعية المتأصلة.
    9. إجراء تحليل إحصائي باستخدام البرمجيات المتاحة تجارياً. هنا، استخدم ص31 لمؤامرة قواعد رد فعل (التعبير النمط الوراثي واحد عبر بيئات المظهرية) لكل سمة تاريخ الحياة، استخدام حزمة ggplot2. حساب معدلات الوفيات لكل السكان عن طريق تحليل البقاء على قيد الحياة (R حزمة rms؛ https://cran.r-project.org/web/packages/rms/rms.pdf). وأخيراً، تنفيذ تحليل تباين (ANOVA، الجدول 2) في ص31 لتقييم ما إذا كان يمكن تفسير تأثير الحرارة على الصفات بالتطور (الاختلافات بين السكان)، اللدونة (استجابة للعلاج)، أو تطور اللدونة (السكان x العلاج).
  2. تجربة المنافسة
    1. نقل hatchlings عشرة كل السكان من الثقافات الأسهم إلى ظروف الحديقة المشتركة: 20 درجة مئوية، طويلة كبيرة (نظام الضوء: الظلام 16:8)، تغذية يوميا مع 0.8 ملليغرام ج/لتر من Chlorella الشائع، وتجديد المتوسطة كل يوم الثاني. الحفاظ على ظروف الحديقة المشتركة لجيلين على الأقل (ca. 45 يوما) للحد من التدخل من آثار الأمهات.
    2. عشوائياً تعيين الأحداث خمسة 24 إلى 48 ساعة من الحضنة الثانية الأجيال الثانية من كل فقس البيض إلى ميسوكوسمس التجريبية (20 لتر البلاستيك أحواض مليئة بالمتوسطة)، في تريبليكاتيس، في كثافة الحيوانات 10/ل.
    3. كشف ميسوكوسمس إلى 24 درجة مئوية، ونظام L:D 16:8، وتغذية يوميا مع 0.8 ملليغرام ج/لتر من تشلوريلافولجاريس في غرفة درجة الحرارة التي تسيطر عليها أو حاضنة لمدة أربعة أسابيع على الأقل (> 3 أجيال الاستنساخ).
    4. إعدام كل ميسوكوسم الأسبوعية، تحديث 10% المتوسط إلى محاكاة ديناميكية سكان التي قد تواجهها براغيث الماء في البيئة الطبيعية. فرض إعدام بإزالة وحدة تخزين معروفة المتوسطة والحيوانات من كل حوض السمك (ل 1.2 في هذه الحالة)، واستبدال وحدة التخزين تخلصت بمتوسطة جديدة. بدء تشغيل النظام إعدام بعد الحيوانات التجريبية تصل إلى مرحلة النضج (يوم 10).
    5. في نهاية الأسبوع الرابع، عينة الحيوانات 32 من كل ميسوكوسم لتقييم التحولات في التكوين قد مقارنة بالعدوى الأولية.
      1. ضع الفردية براغيث الماء في أنابيب ميكروسينتريفوجي وإزالة السائل الزائد بمساعدة ماصة باستور.
      2. فلاش تجميد أنابيب فردية في النتروجين السائل ومخزن في-80 درجة مئوية.
      3. استخراج الحمض النووي من الأفراد واحد باستخدام البروتوكولات المتوفرة واتباع إرشادات الشركة المصنعة.
      4. تضخيم الحمض النووي المستخرج باستخدام عدد من علامات وراثية كافية لتوفير النمط وراثي مولتيلوكوس فريدة من نوعها فقس البيض. وهنا استخدمت الصغرية 8 مرتبة في متعدد واحد (M01، الجدول 1) عقب البروتوكولات المعمول بها32،33.
      5. النمط الوراثي تضخيم الشظايا على محلل جزء.
      6. إجراء تحليل لجزء مع برمجيات التجارية أو متوفرة بحرية استخدام معيار حجم مناسب.
      7. تقييم تكوين أوضح في نهاية التجربة بالأفراد التنميط 32 مع مجموعة من ساتل المكاني ك وصف33، وحساب تواتر كل الوراثي في نهاية التجربة بالمقارنة بالعدوى الأولية.

figure-protocol-13967
الرقم 5: أنثى راشدة Daphnia magna. الإناث الكبار Daphnia magna مع البيض بارثينوجينيتيك في قاعة الحضنة. المسافة بين الرأس وقاعدة للعمود الفقري الذيل يستخدم لقياس حجم الحيوان. تدل الخطوط الحمراء قياسات الحجم. شريط المقياس = 500 ميكرومتر.

النتائج

بيانات تجريبية طويلة الأجل بالغة الأهمية لفهم ديناميات التطور واستمرار السكان الطبيعية. وتعد هذه البيانات الصعبة عموما للحصول على بسبب الصعوبات اللوجستية المرتبطة بالحصول على العينات الزمنية وشرط الالتزام الطويل الأجل لجمع البيانات. في دراستين الرئيسية المعروضة هنا، تقدم أدلة تجريبية لاستجابة لدرجة الحرارة من زوبلانكتير المركزية في النظم الإيكولوجية للمياه العذبة أكثر الأوقات التطوري. يتم تمكين هذا عن طريق استخدام المصارف البيض نائمة الطبقات التي توفر الفرصة لدراسة استجابة السكان التاريخية وذريتهم الحديثة للإجهاد البيئي في إعدادات التجريبية المشتركة.

تجربة حديقة مشتركة
أظهرت التجربة حديقة مشتركة أن كل تاريخ الحياة الصفات رد على درجة الحرارة (الشكل 6 و رقم 7). وكشف تحليل ANOVA أن جميع السكان (الفرعية) تستجيب للحرارة عن طريق اللدونة (الجدول 2)، باستثناء معدل الوفيات، ولا يستجيب. أدلة التغيرات التطورية (الاختلافات بين السكان (الفرعية)) لوحظ فقط في معدل نمو السكان (الجدول 2)، التي زادت كثيرا في اثنين من الثلاثة السكان (الفرعية) في 24 درجة مئوية (الشكل 6).

figure-results-1308
رقم 6: تجربة حديقة مشتركة. وترد معايير رد فعل لسمات الحياة التاريخ (الخصوبة وحجم وسن النضج) ومعدل النمو السكاني (r) لكل السكان (الفرعية) تحت درجة حرارة الاحترار (24 درجة مئوية) بالمقارنة مع حديقة مشتركة ونظام درجة الحرارة الحالية (18 درجة مئوية). معدل النمو السكاني 'r' يحسب باستخدام المعادلة (1) عالم رياضيات ألماني. تظهر فواصل الثقة. السكان (الفرعية) التي تم تلوينها: الأزرق (ط): 1960-1970؛ (ثانيا) الأخضر: 1970 – 1985؛ (ثالثا) الأحمر: > عام 1999. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-2080
رقم 7: وفيات. معدلات الوفيات لكل السكان (الفرعية) (1960-1970؛ 1970-1985؛ > عام 1999) وترد تحت الاحترار (24 درجة مئوية) بالمقارنة مع النظم الحديثة درجة الحرارة (18 درجة مئوية). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

تجربة ميسوكوسم
بعد أربعة أسابيع تحديد، يمثله الاحترار في 24 درجة مئوية، وتواتر الثلاثة السكان (الفرعية) ولم تتغير كثيرا (χ2 = 0.55, P = 0.76) مقارنة بالعدوى الأولية (الشكل 8). بين الأنماط الجينية 30 التي طعمت في التجربة ميسوكوسم، حددت الأغلبية بعد أربعة أسابيع تحديد (الشكل 9). على وجه التحديد، كانت 70% من الأنماط الجينية الملقحين المستردة، متوافقة مع توقع بويسونيان لاسترداد ممثل واحد على الأقل من كل الوراثي في عينة من 32 فردا.

figure-results-3143
الشكل 8: تجربة المنافسة-وتيرة السكان. متوسط السكان في المتوسط و quartiles (25th و 75th)، ويرد للثلاثة السكان (الفرعية) ماجنا دال- بعد أربعة أسابيع تحديد في التجارب المنافسة ميسوكوسم (24 درجة مئوية)، بالمقارنة تواتر متساو أولية (في ابدأ). السكان (الفرعية) لوناً مميزاً كما هو موضح في الشكل 6. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

figure-results-3800
الشكل 9: تجربة المنافسة-تردد النمط الوراثي. ترددات الوراثي – متوسط متوسط و quartiles (25th و 75th)، ترد بعد أربعة أسابيع تعرض إلى الاحترار (24 درجة مئوية) بالمقارنة تردد المساواة أولية من الأنماط الجينية (الخط المنقط). أسماء على المحور السيني هي معرف الأنماط الجينية الملقحين، تجميع كل ساكن (الفرعي) (الأزرق، 1960-1970؛ أخضر، 1970-1985؛ الأحمر، > عام 1999). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

محورعلىحجم مجموعة (bp)كبسولة تفجير (5 '-3')التسمية صبغكرر عزرالخرائط المواضيعية
B008HQ234154150 – 170F: تججاتكاكاكجتاكاكامركز فيينا الدولي(ح) 9 56
R: جكتجكتكجاجتككتجااتك
B030HQ234160154-172F: ككاجكاكاكااجاكجاالحيوانات الأليفة(GA) 11 56
R: أككاتتكتكتكككككاكت
B045HQ234168118 – 126F: جكتكاتكاتكككتكتجكتكنيد(تيراغرام) 8 56
R: أتاجتتكاجكاكجكجتكا
B050HQ234170234-248F: تتكااااتكجكتكككاتك6FAM(جا) 6 56
R: تاتجكجتجاتجتتكاج
B064HQ234172135-151F: كتككتاجكاككجاتككا6FAM(ح) 8 56
R: كااكجكجتكجاتااجا
B074HQ234174196-204F: تكتتكاجكجكاكاتجاتنيد(جيكا) 9 56
R: تجتجتككتجتكاكتجتكج
B096HQ234181234-240F: جاتكتجكاجاجتجتامركز فيينا الدولي(AC) 15 56
R: تجاككاكجتكجاجاتت
B107HQ234184250-274F: جججتجاجكاتكااجااالحيوانات الأليفة(ط) 8 56
R: تجتجاككاجاتاجاجاجاج

الجدول 1: ساتل متعدد. نكبي انضمام عدد (AN)، المعلومات متعدد، تسلسل التمهيدي بكر، بكر حجم مجموعة، فكرة تكرار، صبغة تستخدم لتسمية ترد التمهيدي إلى الأمام، ودرجة حرارة انلينغ (Tm).

موسيقى البوب معدل النمو (r)مدافعوف
تطور (Pop)230.309< 0.001
اللدونة (مؤقت)1531.546< 0.001
Evol. اللدونة (x البوب Temp)265.137< 0.001
معدل الوفياتمدافعوف
تطور (Pop)22.2340.1162
اللدونة (مؤقت)12.6790.1071
Evol. اللدونة (x البوب Temp)21.86570، 164
الخصوبةمدافعوف
تطور (Pop)21.88520.1633
اللدونة (مؤقت)16.89340.0117
Evol. اللدونة (x البوب Temp)21.65110.203
الحجم عند الاستحقاقمدافعوف
تطور (Pop)20.2110.8106
اللدونة (مؤقت)111.13610.0017
Evol. اللدونة (x البوب Temp)20.65860.5225
العمر عند النضجمدافعوف
تطور (Pop)20.78110.4637
اللدونة (مؤقت)18.07640.0066
Evol. اللدونة (x البوب Temp)20.0880.9159

الجدول 2: تحليل التباين (ANOVA). تحليل التباين اختبار ما إذا كانت التغييرات في الصفات تاريخ الحياة ومعدل النمو السكاني لسكان أحياء (الفرعية) تتعرض للاحترار تفسرها التكيف التطوري (السكان)، اللدونة (درجة الحرارة العلاج)، وعلى التفاعل الأجل (تطور اللدونة). كبير فقيم (ف< 0.05) تظهر بخط غامق.

التكميلي فيديو 1: أخذ عينات من الرسوبيات. ويبين استخدام قاطعة "بيغ بن". بيج بن أنبوب أساسية نحو 1.5 متر في الطول مع داخلية أنبوب قطره 14 سم. وهو يتألف من المكبس حبل ورأس قاطعة، التي يتم إرفاق قضبان بمحرك الأنبوب في الرواسب. الماسك أساسية يستخدم لدعم القناة الأساسية التي يتم نشرها من سفينة صغيرة. يدفع المكبس إلى أسفل في الرواسب بضغط الجاذبية. يستخدم إطارا لدعم أنبوب الأساسية أثناء عملية البثق يضطلع جاك زجاجة معدل الذي يدفع المكبس إلى الأعلى باستخدام. كل طبقة الرواسب التي يتم جمعها على سطح مسطح معدني ونقلها إلى أكياس شفافة أخذ العينات للتخزين على المدى الطويل [المظلمة والباردة الشروط (4 درجة مئوية)]. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

التكميلي فيديو 2: الرواسب النخل. المعدات اللازمة للنخل الرواسب هو مقياس دقة والصواني الأبيض أخذ العينات وثقب سيتا الجيولوجية. يتم الاحتفاظ على الأقل 5 غ من كل طبقة الرواسب، لتحديد العمر إشعاعيا. يتم استخدام ما تبقى الرواسب لعزل افيبيا. هو غربلة الرواسب من خلال ثقب سيتا الجيولوجية اثنين، أحدهما مع 1 ملم وثانية مع 125 ميكرومتر حجم فتحات الشباك، مكدسة فوق بعضها البعض. متوسطة يسكب على غربال مش 1 مم لفصل الطين واللافقاريات الكبيرة، والجسيمات. متوسطة سكب على غربال الثانية مع 125 ميكرون يفصل افيبيا دال-ماجنا والجسيمات الصغيرة. ثم يتم نقل مختبرين للرواسب إلى علبة بيضاء أخذ عينات. دال-ماجنا افيبيا رصدت بالعين المجردة في علبة خلفية بيضاء. وتجمع افيبيا من كل طبقة في أطباق بتري منفصلة. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

الفيديو التكميلية 3: إلغاء التغليف. تحت ستيريوميكروسكوبي، فتح باستخدام الملقط ميكروديسيكشن افيبيا ماجنا دال- عن طريق تطبيق الضغط على العمود الفقري للقضية كيتين. دقة يتم إزالة الغشاء الداخلي البيض ويستريح البيض بلطف نقل مع ماصة باستور إلى طبق بتري يحتوي على 10 مل متوسطة. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

الفيديو التكميلية 4: الفقس. بعد التعرض إلى كبيرة طويلة و 20 درجة مئوية، استئناف التنمية الجنين بين ح 48 والأسابيع القليلة الماضية. عند الانتهاء من التنمية، التحرر من شل البيض الأجنة وتسبح بحرية في المتوسط. اضغط هنا لتحميل هذا الملف.

Discussion

سبب الموصلية الحرارية عالية للمياه، هي النظم الإيكولوجية للمياه العذبة أكثر عرضه لفقدان التنوع البيولوجي من النظم الإيكولوجية الأرضية في مواجهة عالمية الاحترار34. ولذلك، من المهم فهم استجابة الأنواع حجر الزاوية في هذه النظم الإيكولوجية وتحديد آليات للتكيف البقاء على قيد الحياة الإجهاد الحراري. فهم هذه الآليات على الصعيدين الأنواع والمجتمع يمكن أن يساعد على التنبؤ بكيف تتأثر الأنواع بالاحترار العالمي وكيف تتالي أثر على الأنواع الفردية إلى المستويات التغذوية الأخرى. وفي نهاية المطاف، فهم آليات التصدي للاحترار العالمي يتيح تحديد استراتيجيات الإصلاح للحد من انقراض.

تظهر دراسات الحالة المعروضة هنا أن رد ماجنا دال على ارتفاع درجة الحرارة هو توسط شوهها اللدونة في سمات تاريخ الحياة وأنه استجابة لارتفاع درجة الحرارة وحدها لا تفرض تكاليف لياقة واضحة، على الأقل في درس السكان هنا. اللدونة العالية في تاريخ الحياة الصفات معتمد من قبل غير اختلافات في القدرات المتنافسة للسكان (الفرعية) في حضور الاحترار. ومع ذلك، قد يلزم التجارب المنافسة الطويلة الأجل على السكان متعددة إلى تعميم هذه النتائج.

قيامه مراحل نائمة يوفر موردا لم يسبق لها مثيل لدراسة آليات التكيف ومسارات التطور هي من الأنواع عن طريق الساعة10. أنواع العوالق الحيوانية الاستفادة من وقت جيل سريع (حوالي 2 أسابيع)، واستمرارية مراحل نائمة، مما يسمح لجد على المنافسة headtohead ضد أحفاد الخاصة به، أو 'إعادة التشغيل' التطور الذي يبدأ من مختلف الدول الماضية. الإيكولوجيا القيامة أساسا يمكن التحقيق في ما إذا كان نتيجة تطورية معينة يتوقف على بعض الأحداث السابقة. من الممكن تحديد العناصر الوراثية لتطور حاليا في التجارب المعملية باستخدام الكائنات الحية الدقيقة التي جمدت وإحياء 'خطوط الأجداد' إجراء تحليل مقارن مع سليل بهم تطورت6. ومع ذلك، أحد القيود الرئيسية للعمل مع الكائنات المختبرية أن 'الدولة الأجداد' أساس تحولت فعلا. دراسة مراحل نائمة يسمح أخذ عينات العينات من وقت سبقت أي حدث الإجهاد (مثلاً، الظروف البيئية البكر) وقياس مسارات تطورية من الظروف البيئية دون عائق إلى مختلف الدول الماضية حتى العصر الحديث. وفي السنوات الأخيرة، قدمت دراسة التعدد الحمض النووي في مراحل العوالق الحيوانية أحياء أو لا تزال نائمة أفكاراً هامة في العمليات الديموغرافية والتكيف الماضية التي ساهمت في التركيب الوراثي ل السكان اليوم14 , 16 , 25 , 33 , 35 , 36-يمكن مع أعلى إمكانية الحصول على تكنولوجيات إنتاجية عالية التسلسل، التسلسل الجينوم والترنسكربيتوم من مراحل أحياء أو لا تزال نائمة ونوع وعدد من التغيرات الوراثية المتراكمة في تطور السكان على مدى قياس الوقت.

القيامة سوب المقدمة هنا قد تطبيقات هامة في ميدان multi-اوميكس على مستويين. يمكن تطبيق تكنولوجيات متعددة-اوميكس إلى أحياء العينات، مما يتيح تحليلاً شاملا للعناصر الجزيئية المشاركة في الاستجابات التكيفية لضغوط بيئية مختارة. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تطبيق تكنولوجيات اوميكس إلى ديكابسولاتيد لكن مراحل لا تزال نائمة. حتى الآن، اقتصر تطبيق تكنولوجيات إنتاجية عالية التسلسل ليستريح مراحل بشرط كمية كبيرة من المواد المدخلة. وهذه القيود التي يتم رفع37. مع خفض متطلبات المدخلات المادية والتقدم في نانوفلويديكس، تسلسل الجينوم كله (WGS) من الممكن الآن من قدر ضئيل من 1 نانوغرام أو pg قليلة من بدء المواد38. استخدام الجينوم كله التضخيم (WGA) وتقنيات التضخيم (الرغبة) الترنسكربيتوم كله، تمكن في الإثراء للحمض النووي والجيش الملكي النيبالي من كميات صغيرة جداً من الأنسجة، وثورة ميتاجينوميكس39،40 والطبية البحث41. تمكين هذه التكنولوجيات المطبقة على البيض نائمة ديكابسولاتيد تتجاوز القيود المرتبطة بالسلامة لمراحل نائمة والتحقيق لفترات زمنية طويلة (مثلاً، منذ قرون).

القيامة من اللافقاريات المجتمعات المنتجة ليستريح مراحل يمكن المواءمة بين المجتمع وتاريخها مع التغييرات المعروفة في المناظر الطبيعية، أو مع التغيرات البيئية التي يستدل من التحليلات من رسوبيات أورسويلس2. تحليل التغيرات المجتمع استجابة لتغير البيئة ويوفر لنا القدرة على التحديد الكمي للتغذية المرتدة الإيكولوجية التطوري42 التي لها آثار كبيرة على السكان استمرار43، التفاعلات التغذوية44 ، مجتمع الجمعية45، والتغيرات في وظائف وخدمات النظام الإيكولوجي46. وأخيراً، لها أهمية قصوى لتوجيه حماية التنوع البيولوجي47تنبؤات دقيقة حول الاستجابات البيولوجية للتغير البيئي. النماذج التنبؤية الحالية غير دقيقة في هذا الشأن نظراً لأنها لا تأخذ في الاعتبار الآليات البيولوجية الهامة مثل الديموغرافيا وتشتت، وتطور، والتفاعلات بين الأنواع. فهم كيفية تغيير هذه العمليات مع مرور الوقت، واستخدام هذه المعلومات كمسبق في وضع نماذج للتنبؤ سيحسن قدرتنا على التنبؤ بالأنواع واستمرار المجتمع في مواجهة البيئة تغيير2.

تطبيق SOP المعروضة هنا لا يخلو من التحديات. القيد الرئيسي لإحياء المراحل نائمة هو الحاجة إلى معدات متخصصة لأخذ العينات. بالإضافة إلى ذلك، العملية برمتها، من الرواسب النخل إلى إنشاء ثقافات الاستنساخ، يتطلب قدرا كبيرا من الوقت العملي.

بعض الخطوات سوب المعروضة هنا قابلة لسهولة إلى الأنواع الأخرى من براغيث الماء . وهذه: أخذ العينات، وإنشاء خطوط الاستنساخ، والتصميم التجريبي. بيد قد تتطلب خطوات أخرى من SOP مزيدا من التحسين مصممة خصيصا للأنواع الخاضعة للدراسة. غالباً ما يتم تطبيق إلغاء التغليف للعينات ماجنا دال- تحسين نجاح الفقس. بيد أن هذا النهج قد لا تكون مناسبة لعينات أصغر. الفقس المحفزات يمكن أن تختلف أيضا بين الأنواع48 وبين العينة كونسبيسيفيك49. ومن ثم، قد يكون الأمثل المخصصة لخطوات الفقس SOP المطلوبة من قبل التطبيقات الأخرى القشريات. في حين أن نجاح الفقس من السكان دال-ماجنا منبعث من عصابة بحيرة (30.5 في المائة عبر الأرشيف الرسوبية) تمشيا مع النتائج السابقة49، الفقس النجاح يختلف مع الحفاظ على الدولة من الرواسب، الأنواع 50،51، والمنشأ الجغرافي ل الرواسب48. الدراسات المستقبلية على الآليات التي تنظم دخول والتقدم من خلال مراحل ديبوس مطلوب للتعرف على المحفزات الفقس الأمثل لتلائم مختلف الأنواع.

وأخيراً، الخلفية المعرفة بنظام الدراسة، لا سيما أن وجود هذا نوع الاهتمام على مر الزمن، من المستحسن. يمكن تحقيق هذا عن طريق سجلات تاريخية. إذا لم تتوفر سجلات تاريخية، أخذ العينات، وفحص الطبقات السطحية من الرواسب بحيرة قبل أخذ العينات الأساسية من المستحسن، على الرغم من أنها قد توفر معلومات فقط حول تاريخ أحدث.

Disclosures

الكتاب لا تمت بصلة إلى الكشف عن

Acknowledgements

وأيد هذا العمل منح يبرز الأدنى (ني/N016777/1). Ensis المحدودة، الخدمات العلمية البيئية، مركز بحوث تغير البيئة، جامعة لندن عينات ومؤرخة في صلب الرواسب.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
sampling bagsFisher Scientific11542783Sampling bag revolve round wires closure system and safety tabs sterile polyethylene with writing area clear 89µm thickness 140mm x 229mm, 720mL Fisherbrand
piston corerENSIS ltdnaLong, heavy tube plunged into the sea, lake, pond floor to extract samples of mud sediment. Piston corers have a viariable diameter and are generally in PVC
precision scale Veritas-M124ATLP-50Analytical Balance
geological sieveUKGE limitedSV7521200 mm diameter geological sieve - 1 mm mesh
geological sieveUKGE limitedSV7525200 mm diameter geological sieve - 0.125 mm mesh
white sampling traynhbshttp://www.nhbs.com/title/view/159614?ad_id=1509Standard mulipurpose lab trays 
pasteur pipetteGlobe Scientific inc.138020BTransfer Pipet, 1.7mL, General Purpose, 87mm, Bulb Draw - 0.9mL
stereo microscopenikon smz800Microscope with magnification range 1x -8x linked to a camera control unit
petri dishEduLab153-533Sterile 90mm diameter plastic petri dish
glass jars compakRound Jam Jars 4oz100 mL jars 
glass jars compakAtum Jars/ Bonta Jar 10oz200 mL jars
glass jars bottlecompanysouth500ml Food Jam Jar With Twist Off Lid500 mL jars 
statistical software Rhttps://cran.r-project.org/naFree online GNU  language and environment for statistical computing and graphics
microdissection forcepsFisher Scientific41122405Fine point stainless steel forceps for microdissections
image softwarehttps://imagej.nih.gov/ij/index.htmlnaOpen source ImageJ image processing toolkit  written in Java
mesocosmamazonnaNobby Fauna-Box III, 41 x 23 x 29 cm, 20.0 Liter
mirocentrifuge tubes Sigma_Aldrick - MerckZ606340premium microcentrifuge tubes 1.5 mL
AGENCOURT DNAdvance  Beckman CoulterA48705DNA extraction kit
size standardThermo Fisher Scientific4322682LIZ500 - Size standard compatible with ABI sequencers
ABI3032 sequencerABInaSequencer used to perform fragment analysis or sanger sequencing

References

  1. Lindenmayer, D. B., et al. Value of long-term ecological studies. Austral Ecol. 37 (7), 745-757 (2012).
  2. Orsini, L., et al. The evolutionary time machine: using dormant propagules to forecast how populations can adapt to changing environments. TREE. 28, 274-282 (2013).
  3. Grant, P. R., Grant, B. R. Unpredictable evolution in a 30- year study of Darwin's finches. Science. 296, 707-711 (2002).
  4. Lohbeck, K. T., Riebesell, U., Reusch, T. B. H. Adaptive evolution of a key phytoplankton species to ocean acidification. Nature Biosci. 5, 346-351 (2012).
  5. Barrick, J. E., et al. Genome evolution and adaptation in a long-term experiment with Escherichia coli. Nature. 461 (7268), 1243-1247 (2009).
  6. Barrick, J. E., Lenki, R. Genome dynamics during experimental evolution. Nat Rev Genet. 14, 827-839 (2013).
  7. Blount, Z. D., Barrick, J. E., Davidson, C. J., Lenski, R. E. Genomic analysis of a key innovation in an experimental Escherichia coli population. Nature. 489 (7417), 513-518 (2012).
  8. Kawecki, T. J., et al. Experimental evolution. TREE. 27, 547-560 (2012).
  9. Fukami, T., Wardle, D. A. Long-term ecological dynamics: reciprocal insights from natural and anthropogenic gradients. P Roy Soc B-Biol Sci. 272, 2105-2115 (2005).
  10. Merila, J., Hendry, A. P. Climate change, adaptation, and phenotypic plasticity: the problem and the evidence. Evol Appl. 7 (1), 1-14 (2014).
  11. Evans, M. E., Dennehy, J. J. Germ banking: bet-hedging and variable release from egg and seed dormancy. Q Rev Biol. 80 (4), 431-451 (2005).
  12. Appleby, P. G. . Chronostratigraphic techniques in recent sediments. 1, (2001).
  13. Appleby, P. G., et al. PB-210 dating by low background gamma-counting. Hydrobiologia. 143, 21-27 (1986).
  14. Bidle, K. D., Lee, S. H., Marchant, D. R., Falkowski, P. G. Fossil genes and microbes in the oldest ice on Earth. PNAS. 104, 13455-13460 (2007).
  15. Geerts, A. N., et al. Rapid evolution of thermal tolerance in the water flea Daphnia. Nat Clim Change. 5, 665-668 (2015).
  16. Jansen, M., et al. Thermal tolerance in the keystone species Daphnia magna-a candidate gene and an outlier analysis approach. Mol Ecol. 26 (8), 2291-2305 (2017).
  17. Hairston, N. G., De Stasio, B. T. Rate of evolution slowed by a dormant propagule pool. Nature. 336, 239-242 (1988).
  18. Hairston, N. G., et al. Lake ecosystems: Rapid evolution revealed by dormant eggs. Nature. 401, 446 (1999).
  19. Weider, L. J., Lampert, W., Wessel, M., Colbourne, J. K., Limburg, P. Long-term genetic shifts in a microcrustacean egg bank associated with anthropogenic changes in the Lake Constance ecosystem. Proc. R. Soc. Lond. B. 264, 1613-1618 (1997).
  20. Kerfoot, W. C., Robbins, J. A., Weider, L. J. A new approach to historical reconstruction: Combining descriptive and experimental paleolimnology. Limnol Oceanogr. 44 (5), 1232-1247 (1999).
  21. Cousyn, C., et al. Rapid, local adaptation of zooplankton behavior to changes in predation pressure in the absence of neutral genetic changes. PNAS. 98, 6256-6260 (2001).
  22. Decaestecker, E., et al. Host-parasite Red Queen dynamics archived in pond sediment. Nature. 450, 870-874 (2007).
  23. Miner, B. E., De Meester, L., Pfrender, M. E., Lampert, W., Hairston, N. G. Linking genes to communities and ecosystems: Daphnia as an ecogenomic model. P Roy Soc B-Biol Sci. 279 (1735), 1873-1882 (2012).
  24. Ebert, D. . Ecology, epidemiology, and evolution of parasitism in Daphnia. , (2005).
  25. Orsini, L., et al. Temporal genetic stability in natural populations of the waterflea Daphnia magna in response to strong selection pressure. Mol Ecol. 25, 6024-6038 (2016).
  26. IPCC. . Summary for policymakers. , 1-32 (2014).
  27. Patmore, I. R., et al. Big Ben: a new wide-bore piston corer for multi-proxy palaeolimnology. J Paleolimnol. 51 (1), 79-86 (2014).
  28. Wright, H. E. A square-rod piston sampler for lake sediments. J Sedimentary Petrology. 37, 975-976 (1967).
  29. Kilham, S. S., Kreeger, D. A., Lynn, S. G., Goulden, C. E., Herrera, L. COMBO: a defined freshwater culture medium for algae and zooplankton. Hydrobiologia. 377, 147-159 (1998).
  30. Klüttgen, B., Kuntz, N. o. r. b. e. r. t., Ratte, H. T. Combined effects of 3,4-dichloroaniune and food concentration on life-table data of two related cladocerans, Daphnia magna and Ceriodaphnia quadrangula. Chemosphere. 32, 2015-2028 (1996).
  31. . . R: A language and environment for statistical computing. , (2017).
  32. Jansen, B., Geldof, S., De Meester, L., Orsini, L. Isolation and characterization of microsatellite markers in the waterflea Daphnia magna. Mol Ecol Res. 11, 418-421 (2011).
  33. Orsini, L., Spanier, K. I., De Meester, L. Genomic signature of natural and anthropogenic stress in wild populations of the waterflea Daphnia magna: validation in space, time and experimental evolution. Mol Ecol. 21, 2160-2175 (2012).
  34. Verberk, W. C. E. P., et al. Does oxygen limit thermal tolerance in arthropods? A critical review of current evidence. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 192, 64-78 (2016).
  35. Frisch, D., et al. A millennial-scale chronicle of evolutionary responses to cultural eutrophication in Daphnia. Ecol Lett. 17 (3), 360-368 (2014).
  36. Yashina, S., et al. Regeneration of whole fertile plants from 30,000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost. PNAS. 109, 4008-4013 (2012).
  37. Southam, A. D., Weber, R. J. M., Engel, J., Jones, M. R., Viant, M. R. A complete workflow for high-resolution spectral-stitching nanoelectrospray direct-infusion mass-spectrometry-based metabolomics and lipidomics. Nat Protoc. 12 (2), 310-328 (2017).
  38. Rhodes, J., Beale, M. A., Fisher, M. C. Illuminating Choices for Library Prep: A Comparison of Library Preparation Methods for Whole Genome Sequencing of Cryptococcus neoformans Using Illumina HiSeq. Plos One. 9 (11), (2014).
  39. Baym, M., et al. Inexpensive Multiplexed Library Preparation for Megabase-Sized Genomes. Plos One. 10 (5), 6 (2015).
  40. Bourcy, C. F. A., et al. A Quantitative Comparison of Single-Cell Whole Genome Amplification Methods. Plos One. 9 (8), (2014).
  41. Hasmats, J., et al. Assessment of whole genome amplification for sequence capture and massively parallel sequencing. PLoS One. 9 (1), e84785 (2014).
  42. Becks, L., Ellner, S. P., Jones, L. E., Hairston, N. G. The functional genomics of an eco-evolutionary feedback loop: linking gene expression, trait evolution, and community dynamics. Ecol Lett. 15 (5), 492-501 (2012).
  43. Ellner, S. P., Geber, M. A., Hairston, N. G. Does rapid evolution matter? Measuring the rate of contemporary evolution and its impacts on ecological dynamics. Ecol Lett. 14 (6), 603-614 (2011).
  44. Yoshida, T., Jones, L. E., Ellner, S. P., Fussmann, G. F., Hairston, N. G. Rapid evolution drives ecological dynamics in a predator-prey system. Nature. 424 (6946), 303-306 (2003).
  45. Urban, M., et al. The evolutionary ecology of metacommunities. TREE. 23, 311-317 (2008).
  46. Dokulil, M. T. . Eutrophication: Causes, Consequences and Control. , 81-88 (2014).
  47. Urban, M. C., et al. Improving the forecast for biodiversity under climate change. Science. 353 (6304), (2016).
  48. Schwartz, S. S., Hebert, P. D. N. Methods for the activation of the resting eggs of Daphnia. Freshwater Biol. 17, 373-379 (1987).
  49. Vanderkerhove, J., et al. Hatching of cladoceran resting eggs: temperature and photoperiod. Freshwater Biol. 50, 96-104 (2005).
  50. Caceres, C. E. Temporal variation, dormancy, and coexistence: a field test of the storage effect. PNAS. 94 (17), 9171-9175 (1997).
  51. Caceres, C. E. Interspecific variation in the abundance, production, and emergence of Daphnia diapausing eggs. Ecology. 79 (5), 1699-1710 (1998).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

131

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved