Anzeige
In physical, as in financial growth, it's not what you make but what you keep that counts, USC marine biologists believe.
Their study of genes associated with growth in oysters suggests that slow-growing animals waste energy in two ways: by making too much of some protein building blocks and then by having to dispose of the excess.
Donal Manahan, director of the USC Wrigley Institute for Environmental Studies and the study's senior author, calls the inefficient process "metabolic taxation."
By contrast, fast-growing oysters make just enough and keep most of it, Manahan hypothesized.
The theory of metabolic taxation needs verification, but if proven correct, it would help to answer two basic questions:
• Why do some animals grow big, while others stay small? Differences in diet account for about half the size variation, according to Manahan. Gene expression related to metabolic taxation could explain part of the rest.
• What is the biological cost of rapid growth: lower disease resistance, perhaps, or blander flavor? If metabolic taxation is real, rapidly growing animals are simply more efficient at making proteins and do not necessarily need to sacrifice other traits.
Manahan compared metabolic taxation to a vehicle assembly plant with supply chain problems, where too many engines come in one day and not enough transmissions the next.
The vehicle assembly plant in the cell is the ribosome, which makes and assembles protein parts from genetic instructions.
Manahan and co-author Eli Meyer – his former graduate student at USC and now a postdoctoral fellow at the University of Texas, Austin – identified 17 oyster genes related to the ribosome.
The expression of those genes was out of balance in slow-growing oysters, Meyer and Manahan observed. They suspect that the underlying problem is a lack of coordination in the production of protein parts.
Proteins are crucial to growth since they make up the bulk of an animal's muscles, organs and tissues.
A fast-growing oyster is simply "well-tuned," Manahan said.
"It's not just about quickness, it's about coordination. And that was a big surprise to me," Manahan said.
Meyer and Manahan also identified 17 more genes related to energy metabolism, feeding activity and other factors related to growth.
The 34 genes represent the most promising subset of 350 growth-related genes identified by Meyer, Manahan, his USC Wrigley Institute colleague Dennis Hedgecock and other researchers in a study published in 2007 in Proceedings of the National Academy of Sciences.
Manahan and Hedgecock's long-term goal is to identify the genes responsible for hybrid vigor: the ability of some children of crossbreeding to outgrow both parents.
Many plants have hybrid vigor. Seed companies exploited this property to increase corn yields many times over from the 1920s to the present. Manahan sees potential for growing more food from the ocean by studying the "seeds" of animal development – the larval stages.
Most animals do not express hybrid vigor to the same extent. That makes oysters, which do show characteristics of hybrid vigor, unusually strong candidates for aquaculture.
"Their hybrids grow much faster than either of the parents. And this is like corn," Manahan said.
With the latest study, published this month in The Journal of Experimental Biology, "we believe that we have identified some of the genes that are biological markers for hybrid vigor," Manahan said.
With this advance, it should be possible to identify fast-growing oyster families early in larval development by their genetic signature – potentially a big step forward in oyster farming.
Manahan calls oysters the "corn of the sea" for their potential to help feed the planet as traditional fisheries collapse and land-based farming reaches its limit. Currently, the Pacific oyster is the most farmed aquatic species on the planet.
The "Green Revolution" that multiplied crop yields needs to be followed by a "Blue Revolution" in ocean farming, Manahan has argued.
"We're going to have to make future decisions as a society [on] how to provide enough food for a growing population."
To view a VIDEO presentation on the Blue Revolution by Donal Manahan at the 2009 TEDx conference at USC, go to http://stevens.usc.edu/playvideo.php?v=86
The W. M. Keck Foundation and the National Science Foundation funded the research.
Carl Marziali | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.usc.edu
Weitere Berichte zu: biological marker > blander flavor > Blue Gene > crop yield > hybrid vigor > marine biologist > metabolic taxation > USC
Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center
Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College
Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.
Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.
Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...
Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen
Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...
Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.
Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.
Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...
Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.
„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...
Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen
Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.
Jetzt ...
Anzeige
Anzeige

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik
Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen
23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz
Nea Kameni volcano movement captured by Envisat
23.05.2012 | Geowissenschaften
Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten
Exklusive Kontakte beim Investforum
23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten