Inter-individual physiological variation in the nematode Caenorhabditis elegans

Abstract

For unknown reasons, genetically identical animals often differ substantially in their phenotypic traits, even in a controlled environment. Here I investigate the causes of inter-individual physiological variation using a model organism, the nematode Caenorhabditis elegans. Isogenic nematodes vary in their size at hatching, speed of development, growth rate, starvation resistance and fecundity. I show that much of this variation is due to the age of an individual’s mother, with young mothers producing progeny impaired for many traits. The underlying molecular mechanism for multiple traits is a progressive, age-dependent increase in the maternal provisioning of a lipoprotein complex, yolk/vitellogenin, to embryos. The production of sub-optimal progeny by young mothers likely reflects a trade-off between the competing fitness traits of a short generation time and progeny survival and fecundity. These results identify age-dependent changes in maternal provisioning to embryos as an important source of phenotypic variation throughout the life of an animal.

Por causas desconocidas, animales idénticos genéticamente suelen variar sustancialmente en sus rasgos fenotípicos, aunque el ambiente en el que habiten sea el mismo. Aquí investigo las causas de variación fisiológica entre individuos utilizando un organismo modelo, el nematodo Caenorhabditis elegans. Nematodos isogénicos varían en su tamaño al nacer, en su velocidad de crecimiento y desarrollo, en su resistencia a la privación de alimento y en su fecundidad. Muestro que muchas de estas variaciones se deben a la edad de la madre del individuo, con las madres jóvenes engendrando a progenie peor en muchos respetos. Para muchos rasgos fenotípicos, el mecanismo molecular subyacente es un aumento progresivo con la edad de la madre de la provisión de un complejo lipoproteínico, yema/vitellogenin, a los embriones. Ecológicamente, es probable que la producción de progenie inferior por parte de las madres jóvenes esté compensada por la ventaja opuesta de tener un tiempo generacional corto. Los resultados presentados destacan los cambios en la provisión maternal de recursos a los embriones como una fuente significativa de variación fenotípica a lo largo de la vida de un animal.