Oxidační stres jako mediátor kondiční závislosti karotenoidních ornamentů v pohlavním výběru u ptáků

PYSZKOVÁ, Michaela, Oldřich TOMÁŠEK, Barbora GABRIELOVÁ, Pavlína OPATOVÁ, Jana SVOBODOVÁ, Pavel HYRŠL and Tomáš ALBRECHT. Oxidační stres jako mediátor kondiční závislosti karotenoidních ornamentů v pohlavním výběru u ptáků (Oxidative stress as a mediator of condition dependence of sexually selected ornaments in birds). In Zoologické dny 2014. 2014. ISBN 978-80-87189-16-0.

Basic information

• Original name: Oxidační stres jako mediátor kondiční závislosti karotenoidních ornamentů v pohlavním výběru u ptáků
• Name in Czech: Oxidační stres jako mediátor kondiční závislosti karotenoidních ornamentů v pohlavním výběru u ptáků
• Name (in English): Oxidative stress as a mediator of condition dependence of sexually selected ornaments in birds
• Authors: PYSZKOVÁ, Michaela (203 Czech Republic, belonging to the institution), Oldřich TOMÁŠEK (203 Czech Republic), Barbora GABRIELOVÁ (203 Czech Republic), Pavlína OPATOVÁ (203 Czech Republic, belonging to the institution), Jana SVOBODOVÁ (203 Czech Republic), Pavel HYRŠL (203 Czech Republic, guarantor) and Tomáš ALBRECHT (203 Czech Republic).
• Edition: Zoologické dny 2014, 2014.

Other information

• Original language: Czech
• Type of outcome: Conference abstract
• Field of Study: 10600 1.6 Biological sciences
• Country of publisher: Czech Republic
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• WWW: URL
• RIV identification code: RIV/00216224:14310/14:00075056
• Organization unit: Faculty of Science
• ISBN: 978-80-87189-16-0
• Keywords (in Czech): pohlavní výběr; čestný znak; oxidační stres; karotenoidní ornamenty; zebřička pestrá
• Keywords in English: sexual selection; honest signals; oxidative stress; carotenoid-based ornaments; zebra finches

Abstract

Princip, jakým je zajištěna čestnost signalizace kondice prostřednictvím karotenoidních ornamentů, zůstává i po desetiletích výzkumu neobjasněný. V současnosti existují tři základní hypotézy založené na nutnosti organizmu udržovat redoxní homeostázu a navrhující oxidační stres (OS)jako mediátor zajišťující čestnost karotenoidních signálů („redoxní hypotézy signalizace“). Základní odlišnost těchto hypotéz je předpokládaný vztah karotenoidů k redoxní rovnováze organizmu. Karotenoidy tak mohou být buď (1) důležité antioxidanty (AO) – dochází k trade-off mezi ornamentem a AO mechanizmy, nebo (2) bez významného vlivu na redoxní homeostázu – čestnost zajištěna ztrátou barvy jejich degradací při reakci s volnými radikály a nedostatečné AO kapacitě, anebo (3) prooxidanty – zejména při vyšších koncentracích nutných pro kvalitní vybarvení ornamentu by mohly produkty jejich oxidace OS zhoršovat. Zjištění, zda OS negativně ovlivňuje karotenoidní ornamenty, a poznání vlivu karotenoidů na redoxní stav organizmu jsou proto klíčovými předpoklady pro pochopení mechanizmů kondiční závislosti těchto pohlavních signálů. V našem experimentu jsme tyto předpoklady testovali na zebřičce pestré (Taeniopygia guttata). V plně faktoriálním designu byl hodnocen vliv experimentálních manipulací intenzity OS a dostupnosti karotenoidů na zbarvení zobáku a na AO systém různých tkání. Výsledky vůbec poprvé potvrdily negativní vliv OS na zbarvení ornamentu u dospělých ptáků, což naznačuje opodstatněnost redoxních hypotéz signalizace. Zatímco však OS způsobil alteraci AO mechanizmů v plazmě, srdci a játrech, u karotenoidů podobný efekt pozorován nebyl. Tento výsledek podporuje hypotézu č. 2. V rozporu s předpoklady redoxních hypotéz signalizace však zbarvení zobáku s žádným z měřených AO mechanizmů nekorelovalo. To naznačuje nutnost zapojení moderních a v ekologickém výzkumu dosud nevyužívaných metod pro analýzu OS. Práci podpořily granty GAČR P506/12/2472, GAUK 283811 a PROVAZ CZ.1.07/2.4.00/17.0138.

Abstract (in English)

It is widely accepted that carotenoid-based ornaments act as honest signals of an individual quality during mate choice. However, despite two decades of intense research the proximate mechanism ensuring honesty of such signals remains unknown. Recently, there were proposed three hypotheses based on maintaining of redox homeostasis and suggesting that oxidative stress (OS) could be an universal mediator linking ornament expression with immune response and other metabolically demanding processes. Carotenoids can act as: (1) important antioxidants (AO) – trade-off between their allocation into AO defences and into ornamentation, (2) no influence of carotenoids on redox state – oxidation of carotenoids during elevated OS alters or destroys their colour or (3) prooxidants – products of carotenoid oxidation can be harmful at high concentrations. We tested these hypotheses in zebra finches (Taeniopygia guttatta). The effect of experimental manipulations of the level of OS and availability of carotenoids on bill colouration and antioxidant system in different tissue (plasma, liver, hearth) was evaluated in full-factorial design. For the first time, our results showed negative effect of OS on the carotenoid-based ornament in adult bird.This supports the plausibility of the hypothesis proposing OS as a mediator of condition-dependent expression of carotenoid-based ornaments. There was however no correlation between beak colour and measured AO mechanisms, which suggests that carotenoid ornaments do not act as direct signals of AO functions. We observed no AO effect of carotenoids. Moreover, when combined with elevated OS, high carotenoid levels intensified alterations of some of the AO mechanisms in plasma suggesting even harmful (prooxidant) effect of their degradation products. This study was supported by grants GAČR P506/12/2472, GAUK 283811 and by the project PROVAZ CZ.1.07/2.4.00/17.0138.