FoxBox便攜式動(dòng)物能量代謝測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)用于爬行類動(dòng)物能量代謝研究

    便攜式能量代謝測(cè)量系統(tǒng)（或稱為呼吸代謝儀）集氣體分析儀、流速發(fā)生與控制監(jiān)測(cè)裝置、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)信號(hào)輸出與存儲(chǔ)，環(huán)境監(jiān)測(cè)單元等于一個(gè)便攜箱體內(nèi)，是世界上一款科研級(jí)便攜式能量代謝測(cè)量?jī)x，廣泛用于動(dòng)物、土壤、以及農(nóng)產(chǎn)品的耗氧量、二氧化碳產(chǎn)量，呼吸商等測(cè)量，并發(fā)表了大量的創(chuàng)新型科學(xué)論文。

    近日，北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司在溫州大學(xué)生命與環(huán)境學(xué)院安裝驗(yàn)收一套Foxbox便攜式能量代謝儀，用于不同環(huán)境條件下實(shí)驗(yàn)室和野外蜥蜴、烏龜?shù)茸儨貏?dòng)物的能量消耗監(jiān)測(cè)，研究動(dòng)物的能量分配投資在其健康和壽命研究中的進(jìn)化生理學(xué)機(jī)制，進(jìn)而為人類健康福祉提供技術(shù)支撐。

參考案例

1. Gvozdik, Lumir, Kratochvil, et al. An energetic perspective on tissue regeneration: The costs of tail autotomy in growing geckos[J]. Comparative biochemistry and physiology, Part A. Molecular and integrative physiology, 2017.

壁虎尾部自體切除是一種關(guān)鍵的抗刺激性反應(yīng)，它大大提高了個(gè)體的生存能力，但同時(shí)也損害了運(yùn)動(dòng)性能，犧牲了能量?jī)?chǔ)存，并誘發(fā)更高的負(fù)擔(dān)。尾部自體切除的潛在成本包括能量分配和代謝率的變化，特別是在生長(zhǎng)發(fā)育期中，它們的能量主要投資于體細(xì)胞生長(zhǎng)。

文中使用Foxbox4通道系統(tǒng)測(cè)量壁虎斷尾后不同天數(shù)27攝氏度時(shí)的靜息代謝率，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中采用PUSH（開放推氣）測(cè)量模式，部分測(cè)量結(jié)果見Fig.3.

2. Kouyoumdjian L , Gangloff E J , et al. Transplanting gravid lizards to high elevation alters maternal and embryonic oxygen physiology, but not reproductive success or hatchling phenotype[J]. Journal of Experimental Biology, 2019, 222(14):jeb.206839.

溫度升高開放了以前荒涼的棲息地，如高海拔地區(qū)，可能為許多生物提供避難所。陸生熱脊椎動(dòng)物，如非鳥類爬行動(dòng)物，對(duì)環(huán)境溫度的變化敏感，并表現(xiàn)出大量的代謝可塑性。因此，它們提供了*的模型來了解氣候變化在地理尺度上的影響。

從生理上講，向高海拔地遷移的一個(gè)潛在制約因素是高海拔地區(qū)氧氣部分壓力的降低，這會(huì)導(dǎo)致高海拔缺氧。這種現(xiàn)象給各種生物體帶來了重要的生理挑戰(zhàn)。在某些情況下，氧氣限制可能導(dǎo)致新陳代謝下降，生長(zhǎng)減少，孵化生存率降低。這些早期發(fā)育效應(yīng)可以持續(xù)到晚年的表型。

文中使用Foxbox測(cè)量蜥蜴在孕期及產(chǎn)卵后32°C的靜息代謝率，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中采用PULL（開放拉氣）測(cè)量模式，部分結(jié)果見Fig5B。

3. Gangloff, E. J., Schwartz, T. S., Klabacka, R., Huebschman, N., Liu, A.-Y., & Bronikowski, A. M. (2020). Mitochondria as central characters in a complex narrative: Linking genomics, energetics, and pace-of-life in natural populations of garter snakes. Experimental Gerontology, 110967.

作為生理過程的起搏器，代謝率的變化可以決定能量權(quán)衡的性狀，從而推動(dòng)生命史特征的變化。反過來，這種代謝性能和生命史的變化可以對(duì)壽命和終身健康產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。因此，代謝率變化的程度是由于表型可塑性或固定的基因差異在個(gè)人或群體之間可能由自然選擇塑造。

本文首先提出了一個(gè)上述框架，描述了線粒體在連接環(huán)境、基因組、生理和衰老變異的過程中的核心作用。然后，對(duì)上述這些關(guān)系進(jìn)行測(cè)試：與緩慢生長(zhǎng)、晚繁殖和緩慢衰老的蛇類相比，束帶蛇（Thamnophis elegans）種群表現(xiàn)出極其不同的生命史策略—快速生長(zhǎng)、早期繁殖和快速衰老。通過細(xì)胞呼吸，個(gè)體呼吸代謝以及基因數(shù)據(jù)集合進(jìn)一步描述生物組織各層次之間的變異如何在這個(gè)通用框架中相互作用，以及這如何導(dǎo)致出現(xiàn)不同的生命歷史生態(tài)型，這些生態(tài)類型在老化和壽命上各不相同。部分結(jié)果如下圖A和B。