Resource allocation to a structural biomaterial: Induced production of byssal threads decreases growth of a marine mussel
Resource allocation to a structural biomaterial: Induced production of byssal threads decreases growth of a marine mussel
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结构生物材料的资源分配：诱导足丝的产生会降低海洋贻贝的生长
DOI：
10.1111/1365-2435.13788
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发表时间：
2021
影响因子：
5.2
通讯作者：
Sebens, Kenneth P.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Roberts, Emily A.;Newcomb, Laura A.;McCartha, Michelle M.;Harrington, Katie J.;LaFramboise, Sam A.;Carrington, Emily;Sebens, Kenneth P.
生物体产生的专门机械结构的生物力学提供了至关重要的健身优势。然而，与生产这些结构材料相关的能量成本以及由此产生的能量与增长的权衡很少被量化。我们通过将实验操作与能量模型相结合，将资源分配与结构材料生产相结合。贻贝双壳类产生足丝，这是一种胶原蛋白样的网络，将个体束缚在坚硬的基底上。我们假设，一个操纵，诱导更多的byssys线程的生产将导致增加的能源成本和减少增长的speciesMytilus trossulus.在春季和秋季为期一个月的现场实验中，我们切断byssys线程在一系列的频率（从不，每周，每天），并测量壳和组织的生长。然后，我们使用增长范围模型量化了与深海丝生产相关的成本。我们发现，深海丝的去除增加了深海丝的产量，但降低了增长。每bysulf线程计算的成本是类似的春季和秋季（~1 J/线程），但能量预算计算不同的季节，并依赖于线程数量和季节差异的假设代谢costs.This工作表明，生产的结构材料的成本有很大的影响贻贝能量状态。在低深渊线生产的对照组中，生产深渊线的能量成本是能量预算的2%-8%，并且增加了6到11倍。（高达47%）在贻贝诱导产生线程每天。我们建议，表征生物材料生产和增长的成本之间的权衡对理解权衡在适应性进化中的作用，并改善了自然资源管理和保护实践。在本文的支持信息中可以找到免费的简明语言摘要。
The biomechanics of specialized mechanical structures produced by organisms provides crucial fitness advantages. The energetic cost associated with producing these structural materials and the resulting energetic trade‐off with growth, however, is rarely quantified. We integrate resource allocation to structural material production with an energetic framework by combining an experimental manipulation with an energetic model.Mytilid bivalves produce byssus, a network of collagen‐like threads that tethers individuals to hard substrate. We hypothesized that a manipulation that induces the production of more byssal threads would result in increased energetic cost and decreased growth of the speciesMytilus trossulus.In month‐long field experiments in spring and autumn, we severed byssal threads across a range of frequencies (never, weekly, daily), and measured shell and tissue growth. We then quantified the costs associated with the production of byssal threads using a Scope for Growth model.We found that byssal thread removal increased byssal thread production and decreased growth. The cost calculated per byssal thread was similar in the spring and autumn (~1 J/thread), but energy budget calculations differed by season, and depended on thread quantity and seasonal differences in assumptions of metabolic costs.This work demonstrates that the cost of producing a structural material has a substantial effect on mussel energetic state. The energetic cost of producing byssal threads was 2%–8% percent of the energy budget in control groups that had low byssal thread production, and increased six to 11‐fold (up to 47%) in mussels induced to produce threads daily.We propose that characterizing the trade‐off between the cost of biomaterial production and growth has implications for understanding the role of trade‐offs in adaptive evolution, and improved natural resource management and conservation practices.A free Plain Language Summary can be found within the Supporting Information of this article.
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