Is phenotypic plasticity a contributing factor to tooth variation among Arctic charr (Salvelinus alpinus) resource morphs?

Abstract

Living things must respond to changes. Phenotypic plasticity offers a more immediate reaction to changes in conditions than evolutionary processes shifting genes and traits in populations over generations. Identifying plasticity in traits within wild systems is a complicated venture. Studying variation in trophic traits among genetically similar resource morphs of Arctic charr (Salvelinus alpinus) in the neighbouring, but ecologically distinct, lakes Ulfljotsvatn and Thingvallavatn, presents a rare opportunity to weigh the extent to which the environment curates the adult morphology. As a trophic trait that interact directly with their surroundings, teeth offer a promising avenue to explore plasticity. Here, we measured tooth number and lengths in three morphs (PL-, PI- and LB-charr) in four Icelandic lakes. We utilised generalised linear mixed models to analyse the impact of morphs across lakes in addition to those of size and side (asymmetry) on tooth variation in six dental bearing jaw bones. Our hypothesis was that changes in trophic specialisation would lead to a transition to more benthic morphology for the PL-morph in Ulfljotsvatn and less pronounced piscivorous morphology for the PI-charr. We identified variation in tooth numbers among PL-charr in four bones, with some signs of a benthic-pelagic transition that could signal a plastic response. Most variation in tooth traits was observed among the PI-charr, which aligned moderately with a switch in trophic specialisation but whose more ambiguous genetic makeup complicates distinction between genetic and plastic effects on the observed phenotypes. Keywords: phenotypic plasticity, tooth traits, Arctic charr, resource morphs

Lifandi verur verða að geta brugðist við breytingum. Mótanleiki svipgerða bíður upp á mun skjótari viðbrögð við breyttum aðstæðum en þróunarfræðilegar breytingar á genum og eiginleikum innan stofna yfir kynslóðir. Torvelt er að rannsaka mótanleika svipgerða innan villtra stofna. Með því að beina sjónum að breytileika í eiginleikum tengdum fæðuöflun í erfðafræðilega áþekkum afbrigðum af bleikju (Salvelinus alpinus) í samliggjandi en vistfræðilega ólíkum vötnum (Úlfljótsvatni og Þingvallavatni) gefst tækifæri til að meta hvort og hvernig umhverfið mótar svipgerðir fullorðinna fiska. Tennur eru nátengdar fæðuöflun, lífverur nota þær til að takast á við umhverfið og eru því ákjósanleg mælistika til að meta mótanleika í svipgerð. Í þessari rannsókn var fjöldi og lengd tanna metin í þremur bleikjuafbrigðum (murtu, sílableikju og kuðungableikju) í fjórum íslenskum vötnum. Almenn línuleg blönduð líkön voru nýtt til að greina áhrif afbrigða milli vatna, auk stærðar og hliðar (ósamhverfa), á breytileika í tannaeinkennum í sex tenntum kjálkabeinum. Við bjuggumst við því að breyting í fæðusérhæfingu innan Úlfljótsvatns myndi endurspeglast í botnlægari svipgerð tanna meðal murta og að svipgerð sílableikja bæri vægari einkenni fiskiáts. Niðurstöðurnar sýndu breytileika í tannafjölda meðal murta í fjórum beinum og var tilfærslan yfirleitt í átt frá sviflægri til botnlægrar svipgerðar, sem gæti bent til sveigjanleika í svipgerðinni. Mestur breytileiki sást meðal sílableikja sem samræmdist að vissu marki mun í fæðuöflun. Þar sem sílableikjan er erfðafræðilega blandaðri en murtan er frekari rannsókna þörf til að meta hvort sá breytileiki stafi af mótanleika í svipgerð.