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表型可塑性体现了环境信号如何塑造有机体发育，然而，将生态线索转化为适应性形态的细胞机制仍未得到充分表征。许多水蚤属（Daphnia，淡水甲壳类）物种会在响应捕食者化学线索（kairomones，利他素）时形成多种可诱导防御结构，这为考察生态压力如何经由发育机制被转导提供了一个易于研究的系统。Lumholtzi 水蚤（Daphnia lumholtzi）在响应利他素时会产生延长的头刺和尾刺。这一过程在细胞层面上如何发生——是通过细胞大小变化、细胞增殖，或两者兼有——目前尚不清楚。为回答这一问题，我们利用 EdU 掺入法（标记增殖细胞）和 DAPI 染色（定量总细胞核数），定量分析了 D. lumholtzi 在暴露于利他素后 72 小时内的细胞增殖时间动态。捕食者线索暴露诱导了一个三阶段的增殖响应：24 小时内启动（细胞增殖和总细胞数略有增加）、48 小时的过渡平台期（两种处理中的效应均较弱），以及 72 小时时的确定阶段（细胞增殖和细胞累积均显著增加）。头刺中的细胞增殖高于尾刺，提示发育过程中存在前后轴方向上的优先性。整个响应过程中，处理组个体始终维持较小的平均细胞大小，这与新分裂细胞持续加入而非细胞体积增大的模式一致。不同于 D. longicephala 中的延迟分裂策略或 D. pulex 中的双层形成，D. lumholtzi 采用持续性增生，表明相同的选择压力能够通过机制上不同的发育程序产生相似的生态学结果。我们的研究结果将生态信号与细胞响应联系起来，展示了生态—进化—发育整合：环境压力（捕食）经由发育过程（细胞增殖动态）被转导，从而在生态与进化时间尺度上产生适应性且可遗传的形态多样性。
表型可塑性体现了环境信号如何塑造生物体发育，然而，将生态线索转化为适应性形态的细胞机制仍未被充分阐明。许多水蚤属（Daphnia，淡水甲壳类）物种会对捕食者化学线索（kairomones，利他信息素）产生多种可诱导防御，这为研究生态压力如何通过发育机制被转导提供了一个易于处理的系统。Daphnia lumholtzi 在响应 kairomones 时会形成延长的头刺和尾刺。当前尚不清楚这一过程在细胞水平上是如何发生的，即它是通过细胞大小变化、细胞增殖变化，还是二者共同作用实现的。为回答这一问题，我们利用 EdU 掺入法（标记增殖细胞）和 DAPI 染色（用于定量总细胞核数），量化了 D. lumholtzi 在暴露于 kairomone 后 72 小时内的细胞增殖时间动态。捕食者线索暴露诱导了一个三阶段的增殖反应：24 小时内启动（细胞增殖和总细胞数略有增加）、48 小时的过渡平台期（两种处理中的效应均较小），以及 72 小时时的承诺阶段（细胞增殖和细胞积累均显著增加）。头刺表现出高于尾刺的增殖水平，提示发育过程中前后轴存在优先性。处理组个体在整个反应过程中始终维持较小的平均细胞大小，这与新分裂细胞持续加入而非细胞体积增大相一致。不同于 D. longicephala 的延迟分裂策略或 D. pulex 的双层形成机制，D. lumholtzi 采用持续性增生，表明相同的选择压力能够通过机制上不同的发育程序产生相似的生态结果。我们的研究结果连接了生态信号与细胞反应，展示了生态—进化—发育整合：环境压力（捕食）如何通过发育过程（细胞增殖动态）被转导，从而在生态和进化时间尺度上产生适应性且可遗传的形态多样性。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742885v1?rss=1
🏷️ 表型可塑性 反捕食防御 细胞增殖 水蚤 发育机制 生态-进化-发育