|
 |
Details of project |
|
|
| Identifier |
91290 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Altbacker, Vilmos |
| Title in Hungarian |
Konzorcium, fő p.: Egyedi változatosságot befolyásoló egyedfejlődési tényezők vizsgálata emlősökön |
| Title in English |
Consortional main: Developmental factors influencing individual variation in mammals |
| Keywords in Hungarian |
nyúl, egér, intauterin hatások, stressz tolerancia, maszkulinizáció, ivararány, szaporodási siker |
| Keywords in English |
rabbit, mice, intrauterine effects, stress coping, masculinization, sex ratio, breeding success |
| Discipline |
| Environmental biology, ecotoxicology (Council of Complex Environmental Sciences) | 60 % | | Ortelius classification: Animal ecology | | Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences) | 20 % | | Ortelius classification: Population biology | | Animal reproduction biology (Council of Complex Environmental Sciences) | 20 % |
|
| Panel |
Ecology and evolution 1 |
| Department or equivalent |
Department of Ethology (Eötvös Loránd University) |
| Participants |
Bilko, Agnes
Groó, Zita
Huszeniczáné dr. Kulcsár, Margit
|
| Starting date |
2013-09-01 |
| Closing date |
2018-08-31 |
| Funding (in million HUF) |
5.064 |
| FTE (full time equivalent) |
3.53 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az egyedi változatosság eredete és funkciója központi szerepet tölt be az evolúciós kutatásban. A kísérletes laboratóriumi kutatásban a kontrollált körülmények viszont épp az egyedi eltérések kiküszöbölése irányában hatnak. Az utóbbi évtizedben merült fel, hogy az egyedfejlődés során kialakuló egyedi különbségeknek szerepe lehet a lokális körülményhez történő adaptációban. Kiderült, hogy ahogy az emberi fajban megfigyelhetők személyiség típusok, madaraknál és emlősöknél is vannak bátor vagy óvatos egyedek, akik ezen képességüket hosszú távon és szituációtól függetlenül is mutatják. Konzorciumunk a konzekvens egyedi különbségek, az individualitás kialakulását kívánja vizsgálni egy laboratóriumban könnyen tartható állaton, a nyúlon. Más emlősökhöz hasonlóan a nyúl fejlődését is erősen befolyásolják a vemhesség alatti hatások, az anya állapota és az almon belüli interakciók. Mi kísérletesen manipuláljuk a méhen belüli miliőt és az alom összetételét, ezáltal elkülönítve a változatosságot befolyásoló genetikai, egyedfejlődési és környezeti faktorokat. Azt várjuk, hogy a stressz toleranciát és az ivari differenciálódást kombinált befolyásoló kísérletek révén megértjük a kisnyulak anatómiájában, vemhesülésében és szaporaságában eddig megfigyelt individualitás eredetét.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Alapfeltevésünk, hogy az egyedi különbségek jelentős része magyarázható a stressz tolerancia és az ivari differenciáció egyedfejlődési sajátságaival. Ezen tulajdonságok felnőttkori megjelenése nemcsak a genetikai adottságoktól, hanem környezeti hatásoktól is függ, amelyek között emlősöknél kiemelt jelentőségűek a vemhesség alatti, méhen belüli hatások. Mivel korábban külön kísérletekben már észleltük, hogy az anyanyúl félelmi állapota jelentősen csökkenti a vemhesülést, illetve a hím szomszédok között fejlődő nőstény alommérete sokkal kisebb mint a bakoktól távol fejlődő nővéreié, a jelen vizsgálatban tervezzük ezen hatások kísérletes manipulációját. Mesterséges implantációval módosítani fogjuk az alom összetételét, ennek révén megérthetjük mind a hím testvér nemi hormonjainak, mind a táplálékhiány vagy szociális stressz következtében fellépő hatások mechanizmusát. Azt várjuk, hogy a kísérletek révén funkcionális magyarázatot adhatunk az individualitásra, megértvén hogy milyen körülmények között milyen tulajdonság csoport a legmegfelelőbb a túlélésre vagy szaporodásra és e tulajdonságok hogyan jönnek létre a korai fejlődési periódus hosszú távú következményei révén.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A javasolt projekt révén alapvető ismereteket szerezhetünk arról, hogyan alakulnak ki model állatunkban az anatómiai, élettani és viselkedési különbségek, és hogyan fordítódnak ezek le fitnesz különbségekre a környezet függvényében.
-A nyúl és a háziegér ideális objektum ezen vizsgálatokra hiszen jelentős háttér ismeret áll rendelkezésre, azonban ezen ismereteket új kérdéskör, az egyediség megértése érdekében fogjuk továbbfejleszteni.
-A javasolt kutatás integrálni fogja a legmodernebb laboratóriumi technikákat és a természetes viszonyokból kiinduló megközelítést. Ezáltal remélhető, hogy olyan kérdéseket fogunk vizsgálni, amelyek nemcsak a tudomány, de az állat túlélése, szaporodása szempontjából is fontosak.
-A szaporaság egyéni változatosságával kapcsolatos ismeretek különösen fontosak hazánkban, amely néhány évvel ezelőtt még a világ ötödik legnagyobb nyúlhús exportőre volt, és igyekszik megőrizni pozícióját.
-Ebben alapvető szerepe lehet a stressz csökkentése és a stressz tolerancia növelése, amelyben vizsgálataink jelentős előrelépést eredményezhetnek. Mind a termelésben mind a laboratóriumi állattartásban egyre fontosabb az állati jólét megőrzése vagy növelése, amit a mechanizmusok és folyamatok ismerete nélkül nem lehet meggyőzően végrehajtani.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Az egyedi különbségek eredete és szerepe a populációk életében és a fajok evolúciójában központi szerepet tölt be az evolúciós biológiában. Az eredeti élőhelyen a helyi körülményekhez történő adaptációt biztosító változatosság a laboratóriumban könnyebben vizsgálható. Vizsgálati alanyunk, a nyúl híres szaporaságáról, egy alomban akár tucat kisnyúl is fejlődhet. A kicsik között még beltenyésztett fajták és szigorúan ellenőrzött tartási körülmények között is nagy egyéni különbségek alakulnak ki, egyes bakok agresszívebbek mint mások, a nőstények között lesznek könnyen vemhesülő, szapora példányok és problémás, nehezen kezelhető egyedek. Előzetes eredményeink szerint e különbségek a méhen belüli fejlődési időszakban gyökereznek. Mi a szaporodás és a stressz tolerancia egyediségét szeretnénk megérteni. A vemhesség alatti anyai és alomtárs hatásokat fogjuk vizsgálni, mivel ezekről ismert, hogy az egyedfejlődésben hosszú távú változásokat képesek létrehozni. Korábbi eredményeink szerint a hím kisnyulakból eredő nemi hormon hatására a lánytestvéreik harcos nőstényekké válnak, míg a fiúktól távol fejlődő nőstények nagyobb almokat ellenek. Egy másik vizsgálatban azt kaptuk, hogy az emberhez szoktatott újszülött nyulak felnőve sokkal könnyebben szaporíthatók mint az elkülönítve felnevelt társaik. Most tervezett kísérleteinkben megnézzük, hogyan alakulnak ki ezek a hatások. Ehhez a méhen belüli hormonszinteket fogjuk mérni és változtatni, és nézzük a stressz és szex hormonok hosszútávú hatását a viselkedésre, anatómiára, szaporodásra. Mivel ezek a hatások jellegzetes kombinációkban jelentkeznek, a vizsgálatok révén megérthetjük a konzekvens egyedi különbségek eredetét.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Even though individual variation serves as a necessary basis for evolutionary changes, it has long been considered as a form of error in laboratory studies. Recently, the emphasis has changed, thus the functional significance of individual differences that are consistent across time and/or across contexts, became a hot topic. Maternal impacts such as perinatal stress or intrauterine hormonal levels may result in long term changes either in the anatomy, behaviour, or breeding performance both in mammals and birds. As our recent studies showed pups from stressed or unstressed mothers develop into shy or bold adults. Bold females showed a twice as high fertility rate as the shy females. In a parallel line of our studies, rabbits being exposed in utero to different levels of testosterone developed into females showing threefold differences in litter size. The present proposal will cover the proximate causation, development and functional significance of individual differences in two mammals, the mice and the rabbit. We plan to perform a series of experiments where maternal impacts will be manipulated and its long term consequences monitored. We will produce individuals of different coping style by manipulating the intrauterine milieu of their mother, and modify experimentally her condition. We expect that the resulting offspring will show predictable performance in coping with different situations, such as novelty test, social and human interaction test, mate choice and breeding. We also plan to manipulate by biotechnology the sex ratio and genetic variation within the litter to separate genetic, maternal and environmental effects on the development of personality traits.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Predictable individual differences in various tests have been found in birds and mammals. Recent literature and our previous studies suggest that individual variation is at least partly attributable to intrauterine impacts in rabbits. We plan to tease apart the sources of variation by experimental manipulation of the possible causes. We expect that variation will have both genetic and environmental components and their interaction even in highly controlled laboratory settings, which implicates that the microenvironment containing the mother and littermates possesses an underestimated environmental heterogeneity. We will test to what extent can individual variation eliminated if genetic, maternal or littermate environmental variation is controlled for. We suppose that stress and sex related components of the intrauterine milieu interact in the development of behaviour and the resulting components of the intrauterine milieu interact in the development of behaviour and the resulting combination accounts for phenotypic variation. Within litter permutation of such impacts would result in types of animals being able to cope with high or low density situations, or withstand environmental fluctuations like food shortage.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
-The proposed project would result in a comprehensive set of knowledge on how anatomical, physiological and behavioural factors develop and translate to fitness measures in mammals.
-Both the rabbit and the mice are ideal model animals for such purposes as background knowledge from genetics to ecology exists and can be incorporated into the project.
-The proposal is from a consortium integrating highly sophisticated methodology with a naturalistic approach and that integration helps focusing on biological problems relevant to a broad range of mammals including humans.
- Such integration of approaches seems necessary as it can handle questions which would be out of the scope for separate efforts. Disentangling genetic and maternal factors form later environmental impacts is an ancient dream which can be realized in the present work.
-The obtained knowledge has several practical implications, for rabbit production it promises enhanced production by separating the small AGD and stress resistant females for breeding purposes and excluding the large AGD and stress sensitive ones from the breeding stock. Single caged, large AGD, handled males may produce better sperm and can be easier to manipulate with when artificial insemination or experimentation is necessary. Such implications may comprise extra values in our country which has been the fifth largest rabbit meat producer on the global market.
Understanding the development of stress tolerance also helps improving welfare of animals, as well being of animals in utilized for meat production is a central issue in marketing
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Common sense suggests that every individual is a unique combination of features, even though certain similarity within related individuals exists. Recent studies showed that such individual differences are not restricted to humans but found to be widespread in both mammals and birds. We will study the development of individuality, consistent differences in certain behavioral forms across situations, in rabbits. This species is famous for its breeding capacity, and we have found that even in an inbred strain considerably within litter differences can be found at weaning. We already described that male fetuses affect their sisters’ sexual development and this results in different kinds of females ranging from masculine, aggressive ones to feminine, fertile females. We also found that breeding capacity of rabbits is reduced in laboratory settings as they are afraid of the human caretaker. Interacting with their species recognition learning we could reduce the stress and improve breeding success in caged rabbits. Our proposal contains a series of experiments integrating existing knowledge obtained from different species, offering a better understanding how certain features of the intrauterine milieu changes the development of the pups. We will focus on two domains, sex and stress, as we believe that these factors are the most important in determining the outcome. We will concentrate on the intrauterine period of the development, as research suggests long term changes often originate from early impacts. Then we will follow how genetic differences and early impacts integrate into adults showing predictable differences in anatomy, behaviour and breeding performance.
|
|
|
|
|
