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Summary In general, the environment limits the fitness of individual animals, and environmental limitation leads to selection for “optimal”, intermediate values for all traits that matter, whether imposed by natural or artificial selection. We compared the reproduction of laboratory mice in a normal and a hot, humid environment to test this claim. Thirty males and 150 females from a non-inbred line adapted to normal conditions were mated twice (the second time after rerandomisation) to produce the experimental animals. Individual experimental mice from each litter were allocated from weaning (3 weeks) either to the normal or hot environment. At 9 to 12 weeks of age these mice were paired, 1 male with 1 female, until the female had a chance to have 2 litters. 354 pairs in the normal and 362 pairs in the hot environment were mated. All living progeny were weaned at 3 weeks. Average values of reproductive traits, phenotypic correlations between traits, and heritability estimates for many traits were found in each environment. Negative correlations (trade-offs) between litter number and weight of individual progeny in both environments demonstrated clearly that fitness was limited even in the normal laboratory situation. All quantitative measures of reproduction were lower in the hot room showing that it was more stressful. Yet size of individual young and their survival was not reduced. This may be an adaptive mechanism restricted to housemice. Lower heritability estimates in first than in second parities for quantitative measures of litter size show that while the mouse is still growing she has fewer resources available for reproduction, making her more susceptible to environmental stress. This challenges accepted wisdom that animal breeders should select their animals when they are young. They are least likely to respond then. We believe that natural selection causes animals always to push their fitness (reproduction and survival of the progeny) against a limit set by their particular environment. Each environment selects animals that optimally allocate environmental resources there. Problems arise when inappropriate genetic settings cause phenotypes to misallocate metabolic resources. In relatively difficult environments productive animals, including successful transgenics, allocate insufficient resources to fitness. Zusammenfassung Begrenzung der Fitnes durch die Umwelt: Reproduktion von Labormausen in gunstigen und schwierigen („tropischen”) Bedingungen Im Normalfall soll die Umwelt der Fitnes eine obere Grenze setzen. Diese Begrenzung fuhrt zu Selektion auf mittlere „Optimalwerte” bei alien wichtigen Merkmalen. Wir untersuchten die Fortpflanzung von Labormausen in entweder normaler oder heiser Umwelt. Aus einer an erstere angepasten, nichtingezuchteten Linie wurden 30 Mannchen mit 150 Weibchen zweimal verpaart (beim zweiten Mal neu randomisiert) um die Versuchstiere zu erzeugen. Individuen aus jedem Wurf wurden zufallsmasig an die zwei Umwelten verteilt, worin sie ab 3 Wochen aufgezogen wurden. Im Alter zwischen 9 und 12 Wochen wurden sie zufallsmasig 1:1 verpaart bis die Paare Zeit fur zwei Wurfe gehabt hatten. An 354 und 362 Paaren im normalen und heisen Zimmer wurden Daten ihrer Reproduktion erhoben. Alle lebendgeborenen Jungen wurden bis 3 Wochen alt verfolgt. In beiden Umwelten wurden Durchschnittswerte der einzelnen Merkmale, phanotypische Korrelationen wichtiger Merkmale, und Heritabilitatswerte der Merkmale errechnet. Starke negative Korrelationen zwischen Anzahl der Jungen im Wurf und Gewicht der einzelnen Jungen im Wurf, in beiden Umwelten, zeigen das Fitnes auch in normalen Laborverhaltnissen begrenzt war. Alle quantitativen Mase der Wurfe waren betrachtlich niedriger im heisen Raum, was zeigt, das diese Umwelt mehr Stres bot. Jedoch die Grose und Uberlebensrate der einzelnen Jungen im heisen Raum wurden nicht beeintrachtigt. Diese adaptive Anpassung an schwierige Bedingungen konnte einmalig bei Mus musculus sein. Niedere Heritabilitaten von quantitativen Masen der Wurfgrose im ersten gegenuber dem zweiten Wurf zeigen, das noch selbst wachsende Weibchen nur wenig Ressourcen fur Fortpflanzung einsetzen konnen und deshalb mehr von Umweltdruck abhangen. Paradoxerweise versuchen Tierzuchter meistens so Jung wie moglich Tiere zu selektieren, die solcher Selektion auf Reproduktion am wenigsten folgen konnen. Diese Situation sollte erneut durchdacht werden. Uns scheint, das Tiere, weil naturliche Selektion andauernd fortwirkt, jederzeit ihre Fitnes bis an eine obere Grenze, von der Umwelt gesetzt, schieben. Jede Umwelt selektiert Tiere, die ihre metabolischen Ressourcen darin optimal einsetzen. Probleme entstehen, wenn genetische Information Phanotype erzeugt, die Ressourcen fehl einsetzen. In relativ schwieriger Umwelt haben Leistungstiere, und auch erfolgreiche transgenische Tiere, ungenugend Ressourcen ubrig fur Fortpflanzung. |
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