FoxBox便攜式動物能量代謝測量系統(tǒng)應(yīng)用于爬行類動物能量代謝研究

便攜式能量代謝測量系統(tǒng)（或稱為呼吸代謝儀）集氣體分析儀、流速發(fā)生與控制監(jiān)測裝置、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)信號輸出與存儲，環(huán)境監(jiān)測單元等于一個便攜箱體內(nèi)，是世界上一款科研級便攜式能量代謝測量儀，廣泛用于動物、土壤、以及農(nóng)產(chǎn)品的耗氧量、二氧化碳產(chǎn)量，呼吸商等測量，并發(fā)表了大量的創(chuàng)新型科學(xué)論文。

近日，北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司在溫州大學(xué)生命與環(huán)境學(xué)院安裝驗收一套Foxbox便攜式能量代謝儀，用于不同環(huán)境條件下實驗室和野外蜥蜴、烏龜?shù)茸儨貏游锏哪芰肯谋O(jiān)測，研究動物的能量分配投資在其健康和壽命研究中的進化生理學(xué)機制，進而為人類健康福祉提供技術(shù)支撐。

參考案例

1. Gvozdik, Lumir, Kratochvil, et al. An energetic perspective on tissue regeneration: The costs of tail autotomy in growing geckos[J]. Comparative biochemistry and physiology, Part A. Molecular and integrative physiology, 2017.

壁虎尾部自體切除是一種關(guān)鍵的抗刺激性反應(yīng)，它大大提高了個體的生存能力，但同時也損害了運動性能，犧牲了能量儲存，并誘發(fā)更高的負擔。尾部自體切除的潛在成本包括能量分配和代謝率的變化，特別是在生長發(fā)育期中，它們的能量主要投資于體細胞生長。

文中使用Foxbox4通道系統(tǒng)測量壁虎斷尾后不同天數(shù)27攝氏度時的靜息代謝率，整個實驗過程中采用PUSH（開放推氣）測量模式，部分測量結(jié)果見Fig.3.

2. Kouyoumdjian L , Gangloff E J , et al. Transplanting gravid lizards to high elevation alters maternal and embryonic oxygen physiology, but not reproductive success or hatchling phenotype[J]. Journal of Experimental Biology, 2019, 222(14):jeb.206839.

溫度升高開放了以前荒涼的棲息地，如高海拔地區(qū)，可能為許多生物提供避難所。陸生熱脊椎動物，如非鳥類爬行動物，對環(huán)境溫度的變化敏感，并表現(xiàn)出大量的代謝可塑性。因此，它們提供了極好的模型來了解氣候變化在地理尺度上的影響。

從生理上講，向高海拔地遷移的一個潛在制約因素是高海拔地區(qū)氧氣部分壓力的降低，這會導(dǎo)致高海拔缺氧。這種現(xiàn)象給各種生物體帶來了重要的生理挑戰(zhàn)。在某些情況下，氧氣限制可能導(dǎo)致新陳代謝下降，生長減少，孵化生存率降低。這些早期發(fā)育效應(yīng)可以持續(xù)到晚年的表型。

文中使用Foxbox測量蜥蜴在孕期及產(chǎn)卵后32°C的靜息代謝率，整個實驗過程中采用PULL（開放拉氣）測量模式，部分結(jié)果見Fig5B。

3. Gangloff, E. J., Schwartz, T. S., Klabacka, R., Huebschman, N., Liu, A.-Y., & Bronikowski, A. M. (2020). Mitochondria as central characters in a complex narrative: Linking genomics, energetics, and pace-of-life in natural populations of garter snakes. Experimental Gerontology, 110967.

作為生理過程的起搏器，代謝率的變化可以決定能量權(quán)衡的性狀，從而推動生命史特征的變化。反過來，這種代謝性能和生命史的變化可以對壽命和終身健康產(chǎn)生深遠的影響。因此，代謝率變化的程度是由于表型可塑性或固定的基因差異在個人或群體之間可能由自然選擇塑造。

本文首先提出了一個上述框架，描述了線粒體在連接環(huán)境、基因組、生理和衰老變異的過程中的核心作用。然后，對上述這些關(guān)系進行測試：與緩慢生長、晚繁殖和緩慢衰老的蛇類相比，束帶蛇（Thamnophis elegans）種群表現(xiàn)出極其不同的生命史策略—快速生長、早期繁殖和快速衰老。通過細胞呼吸，個體呼吸代謝以及基因數(shù)據(jù)集合進一步描述生物組織各層次之間的變異如何在這個通用框架中相互作用，以及這如何導(dǎo)致出現(xiàn)不同的生命歷史生態(tài)型，這些生態(tài)類型在老化和壽命上各不相同。部分結(jié)果如下圖A和B。