兩(liang)棲(qi)類(lei)能量(liang)代謝(xie)在(zai)遺傳(chuan)變異與環(huan)境(jing)適(shi)應(ying)性研究中(zhong)的應(ying)用(yong)

通常(chang)我(wo)們(men)認為動物的基礎(chu)代謝(xie)率(lv)（BMR）、標(biao)準(zhun)代(dai)謝(xie)率(lv) (SMR)和(he)靜(jing)息(xi)代(dai)謝(xie)率(lv)（RMR）等(deng)能量(liang)代謝(xie)參(can)數(shu)是(shi)相(xiang)對(dui)穩定且可重復的。但是(shi)因(yin)為(wei)代(dai)謝(xie)率(lv)的重復性隨著(zhe)連(lian)續(xu)測(ce)量(liang)之間的間隔(ge)的變長而(er)逐漸(jian)降(jiang)低(di)，所以對(dui)長壽(shou)命的生物(wu)種群而(er)言(yan)得(de)出(chu)這種“可重復性"的結(jie)論(lun)可能為之尚早(zao)。

蠑(rong)螈的生命(ming)周期通常(chang)在(zai)十年(nian)左右，為(wei)了(le)在(zai)更(geng)大(da)的時(shi)間尺(chi)度上(shang)探(tan)究(jiu)高原蠑(rong)螈靜(jing)息(xi)代謝(xie)率(lv)的重復性以及(ji)其親代與子(zi)代之(zhi)間的遺傳(chuan)關(guan)系，捷(jie)克(ke)的科(ke)研人員(yuan)利(li)用(yong)SSI動物呼(hu)吸代(dai)謝(xie)測(ce)量(liang)系統(tong)對(dui)高原蠑(rong)螈進行了(le)長達(da)5年(nian)的持續跟蹤觀察(cha)。

實驗數據表明蠑(rong)螈親本和後代(dai)RMR之(zhi)間沒(mei)有高度的相(xiang)似性(xing)，反(fan)而家(jia)庭內部(bu)不(bu)同後代間的RMR具有壹定的相(xiang)似性(xing)，這表明該特(te)征具有廣義(yi)遺傳(chuan)性。幼(you)體短(duan)期RMR可重復性評估(gu)表明蠑(rong)螈幼(you)體RMR受(shou)固(gu)定因(yin)素“體重"的顯著(zhu)影響，並(bing)不受(shou)“測(ce)量(liang)月(yue)份"的影響，但(dan)是(shi)隨著(zhe)時(shi)間的推遲(chi)，種群內(nei)個(ge)體間的差異逐步(bu)拉(la)大。而且經過(guo)體重校(xiao)正的RMR多(duo)年(nian)來保持穩定，這表明生長的能量(liang)成本對(dui)蠑(rong)螈RMR的變化(hua)影響很小(xiao)，因(yin)此(ci)個(ge)體發(fa)育(yu)的差異才(cai)是(shi)導(dao)致變(bian)溫(wen)動物種群內(nei)RMR高變異的重要因(yin)素。考慮(lv)到整個觀(guan)察(cha)試驗(yan)過(guo)程(cheng)中(zhong)需要為高山(shan)蠑(rong)螈提(ti)供(gong)“適(shi)宜(yi)"的生存環(huan)境(jing)，而自然條(tiao)件(jian)下(xia)環境(jing)因(yin)素的變化(hua)更(geng)為(wei)劇烈，因(yin)此(ci)自然群體中(zhong)這(zhe)種能量(liang)代謝(xie)的遺傳(chuan)力(li)會被進壹步(bu)削弱。總而言之(zhi)，本(ben)研究的結(jie)果(guo)提(ti)供(gong)了(le)關(guan)於長壽(shou)變溫(wen)動物——尤(you)其是(shi)有尾(wei)兩(liang)棲(qi)動物中(zhong)，RMR的長期可重復性和遺傳(chuan)性的信息(xi)。與非長壽(shou)物種相(xiang)比(bi)，蠑(rong)螈的RMR重復性相(xiang)當(dang)低(di)，僅具有壹定的廣義(yi)RMR遺傳(chuan)力(li)。

美國University of Miami生(sheng)物(wu)系(xi)同(tong)樣利用(yong)SSI動物呼(hu)吸代(dai)謝(xie)測(ce)量(liang)系統(tong)對(dui)兩(liang)棲(qi)綱(gang)、有尾(wei)目的娃娃(wa)魚(yu)幼(you)體進行了(le)跟蹤觀察(cha)，並(bing)對(dui)其呼(hu)吸表面積(ji)失水(shui)(RSAWL)和(he)標(biao)準(zhun)代(dai)謝(xie)率(lv)(SMR)進行能量(liang)代謝(xie)分(fen)析(xi)。

對(dui)所有物種進行建(jian)模時(shi)，緯(wei)度(du)與(yu)呼(hu)吸表面積(ji)失水(shui)率(lv)（RSAWL）平(ping)均殘差(cha)值(zhi)呈弱正相(xiang)關(guan)，並且(qie)不同研究種群之(zhi)間存在(zai)顯著(zhe)差異。例如，A.annulatum在(zai)研究物(wu)種中(zhong)的分(fen)布(bu)範(fan)圍最小，這種有限(xian)的分(fen)布(bu)可能是(shi)由於與(yu)其他研究物(wu)種相(xiang)比(bi)生(sheng)理(li)耐受性範(fan)圍更(geng)窄。A.talpoideum中(zhong)相(xiang)對(dui)較(jiao)低(di)的RSAWL和(he)較(jiao)高的標準(zhun)代謝(xie)率(lv)（SMR）允(yun)許(xu)該物(wu)種具有更(geng)廣(guang)泛(fan)的地理(li)分(fen)布(bu)，使其種群可以延(yan)伸(shen)到大(da)西(xi)洋和墨西哥(ge)灣沿(yan)岸(an)平(ping)原的更(geng)多(duo)幹旱生境(jing)中。相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)，A.opacum是(shi)壹種在(zai)陸(lu)地(di)上(shang)產卵並展(zhan)示親代卵保護行(xing)為(wei)的研究物(wu)種。鑒(jian)於(yu)這(zhe)種昂貴的繁殖(zhi)策略(lve)，與(yu)其他娃(wa)娃(wa)魚(yu)種群相(xiang)比(bi)A.opacum具有更(geng)有效地(di)保存能量(liang)和水(shui)的能力(li)。

整個研究中(zhong)RSAWL在(zai)不同(tong)物種和(he)種群水(shui)平(ping)下(xia)的差異與SMR中(zhong)觀(guan)察(cha)到的差異並不(bu)壹致，這(zhe)表明對(dui)於娃(wa)娃魚(yu)這(zhe)種雙(shuang)相(xiang)兩(liang)棲(qi)動物，不(bu)同(tong)的生理(li)特(te)征可能處(chu)於不(bu)同的選擇(ze)機(ji)制(zhi)之下(xia)。這個(ge)研究模(mo)型很好(hao)地支(zhi)持了(le)娃娃(wa)魚(yu)不(bu)同物(wu)種的幼(you)體之(zhi)間SMR和(he)RSAWL存在(zai)差異，這些差(cha)異可能與特(te)定物種的地理(li)分(fen)布(bu)或(huo)生(sheng)活史(shi)相(xiang)關(guan)。

研究中(zhong)使用(yong)的SSI動物呼(hu)吸代(dai)謝(xie)測(ce)量(liang)系統(tong)包括：

1.FOXBOX / FMS呼(hu)吸測(ce)量(liang)儀(yi)，可以做(zuo)到準(zhun)確(que)的O2、CO2、H2O（FMS實配）等呼(hu)吸相(xiang)關(guan)氣體測(ce)量(liang)，主要氣體測(ce)量(liang)模塊(kuai)便(bian)攜式(shi)集成設(she)計，可滿足野外(wai)使用(yong)環(huan)境(jing)；

2.RM-8 & FB-8多(duo)通道氣流(liu)控制(zhi)系統，可同時(shi)對(dui)多(duo)個實驗對(dui)象進行自動化測(ce)量(liang)，滿足多(duo)實驗對(dui)象的高通量(liang)、自動化需求；

3.定制(zhi)化呼(hu)吸室(shi)，可根(gen)據不(bu)同(tong)實驗對(dui)象選(xuan)擇合適(shi)的呼(hu)吸室(shi)/代(dai)謝(xie)籠(long)，滿(man)足不同(tong)動物的代謝(xie)測(ce)量(liang)；

除此之(zhi)外，還(hai)可以根(gen)據具體需求做(zuo)更(geng)多(duo)的拓展(zhan)，比(bi)如：

1.選(xuan)配(pei)水(shui)體O2監測(ce)模(mo)塊(kuai)，針(zhen)對(dui)全水體生(sheng)存期（部(bu)分(fen)兩(liang)棲(qi)動物幼(you)體），使實驗數據更(geng)全面；

2.選(xuan)配(pei)動物活(huo)動檢測(ce)模(mo)塊(kuai)，實時(shi)監測(ce)實驗動物的活動狀態(tai)，使實驗數據更(geng)具針(zhen)對(dui)性；

3.選(xuan)配(pei)生(sheng)理(li)監測(ce)（體溫(wen)、心(xin)率(lv)等）模(mo)塊(kuai)，提(ti)供(gong)更(geng)立(li)體的實驗結(jie)果(guo)等；

1. Baškiera, Senka, and Lumír Gvoždík. "Repeatability and heritability of resting metabolic rate in a long-lived amphibian." Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 253 (2021): 110858.

2. Messerman, Arianne F., and Manuel Leal. "Inter-and intraspecific variation in juvenile metabolism and water loss among five biphasic amphibian species." Oecologia 194.3 (2020): 371-382.

3. Messerman, Arianne F., and Manuel Leal. "The contributions of individual traits to survival among terrestrial juvenile pond‐breeding salamanders." Functional Ecology 36.3 (2022): 516-525.

北(bei)京(jing)易科(ke)泰(tai)生態(tai)技術(shu)有限(xian)公(gong)司與美國Sable等(deng)國(guo)際能量(liang)代謝(xie)測(ce)量(liang)技術(shu)公司合作，為國(guo)內生物醫(yi)學、運動醫(yi)學、環境(jing)醫(yi)學研究提(ti)供(gong)全面能量(liang)代謝(xie)研究技(ji)術(shu)方案(an)和能量(liang)代謝(xie)實驗室方案(an)：

1)  大(da)鼠(shu)、小鼠(shu)等實驗動物能量(liang)代謝(xie)測(ce)量(liang)技術(shu)

2)  靈長類(lei)能量(liang)代謝(xie)測(ce)量(liang)技術(shu)

3)  果(guo)蠅能量(liang)代謝(xie)測(ce)量(liang)技術(shu)

4)  斑(ban)馬(ma)魚(yu)能量(liang)代謝(xie)測(ce)量(liang)技術(shu)

5)  人(ren)體能量(liang)代謝(xie)測(ce)量(liang)技術(shu)

6)  動物活(huo)動與生(sheng)理(li)指(zhi)標（體溫(wen)、心(xin)率(lv)等）監測(ce)技(ji)術(shu)

7)  測(ce)量(liang)參數(shu)包括：氧氣消耗(hao)量(liang)（VO2）、二(er)氧化碳產量(liang)（VCO2）、呼(hu)吸交換速率(lv)（RER）、能耗(hao)（EE，包括REE、AEE、TEE等(deng)）、熱傳導速(su)率(lv)（Ct）、日代謝(xie)率(lv)（DEE）、最大代謝(xie)率(lv)（MRmax）、呼(hu)吸水(shui)分(fen)喪失（EWL）、能耗(hao)效率(lv)、EWL/RMR(表示肺(fei)的氧氣攝取(qu)能力(li))等(deng)。