| 能量分配解释了原生动物表型特征如何随温度和资源供应变化。 |
Perna, A. |
2026-07-18 |
PDF |
为了生存和繁殖，生物体需要在能量摄入与能量消耗之间维持高效平衡。环境条件的变化可能打破先前有效的能量分配策略，迫使生物体改变行为、生理或形态以适应新环境。然而，多表型性状之间如何相互作用，以及它们与环境条件如何共同塑造能量分配，目前仍知之甚少。为更深入理解这类表型-环境相互作用，我们基于能量学和生物物理学原理构建了一个预测框架，该框架能预测代谢率和运动速度如何响应环境温度与资源供给的变化，并区分短期急性暴露于新环境与允许驯化或适应的长期暴露。我们通过将无菌培养的梨形四膜虫暴露于不同温度与资源可用性组合来验证这些预测，测量了种群增长、细胞大小、呼吸作用和运动能力。急性温度升高导致运动速度和呼吸速率增加，这与玻尔兹曼-阿伦尼乌斯方程及运动粘滞阻力等物理尺度关系的预期一致。然而，在四膜虫引入新环境约3.5天后，所有测量性状均向原始环境数值趋近。这些变化可能反映了表型驯化响应，使生物体在新条件下恢复更高效的能量分配。细胞大小变化在此过程中起关键作用，它同时影响代谢率和运动能耗等多重表型性状。对于梨形四膜虫这类小型微生物消费者，其体型可在生态和季节时间尺度上快速变化。因此，体型变化可与生理生化调节协同作用，有效应对环境变化。 |