フェノミクスは、地球環境ドライバーに対する発達中の動物の複雑な反応の測定を可能にします

フェノミクスは、高次元表現型の技術的進歩を提供し、生理学的パフォーマンスの迅速でハイスループット評価を促進し、創薬や食料安全保障などの世界的な研究課題で非常に貴重であることが証明されています。しかし、この急速に成長している規律は、グローバルな変化ドライバーに対する生物の機能的感受性を評価するというますます緊急の課題にほとんどアクセスできないままです。ここでは、エネルギープロキシ特性（EPTS）を使用して、エネルギープロキシ特性（EPTS）を使用して、複数の環境ドライバーに対する生態学的に重要な海洋無脊椎動物の反応を調査します。さまざまな塩分と温度で一般的なエビのパレーモンセラトゥスの3つの発達段階を画像化し、段階全体に存在する外線における生理学的パフォーマンスの主要なプロキシであるEPTSと心拍数を測定しました。周波数固有のエネルギーレベルの温度、発達段階、塩分の間で有意な相互作用が検出されました。心臓の活動はEPTスペクトルの重要な貢献者であるにもかかわらず、EPTSで観察されたものとは治療相互作用が異なり、EPTSの追加の表現型ドライバーを強調していました。温度の上昇により、EPTスペクトルがより高い周波数信号にシフトし、フェノーム内のリソースの再割り当てを示しました。非線形寸法削減を使用して、高次元空間でのEPTスペクトルの応答を尋問しました。複雑な発達段階の特異的感度を発見し、表現型の反応の複雑さと、事前に選択された特性を使用して単変量アプローチを使用して、複数の地球環境ドライバーに対する反応を評価することの両方を強調しました。EPTは、高次元の伝達可能な表現型である方法であり、したがって、世界の変化のドライバーに対する生物学的感受性を評価するために適用される表現型の従来の方法の現在の制限に対処することに非常に関連しています。EPTは、種間で移植可能な無差別の表現型、発達段階、実験設計の重要なツールになると予測しています。

Phenomics offers technological advances for high-dimensional phenotyping, facilitating rapid, high-throughput assessment of physiological performance and has proven invaluable in global research challenges including drug discovery and food security. However, this rapidly growing discipline has remained largely inaccessible to the increasingly urgent challenge of assessing organismal functional sensitivity to global change drivers. Here, we investigate the response of an ecologically important marine invertebrate to multiple environmental drivers using Energy Proxy Traits (EPTs), a new approach for measuring complex phenotypes captured on video as a spectrum of energy levels across different temporal frequencies in fluctuating pixel values. We imaged three developmental stages of the common prawn Palaemon serratus at different salinities and temperatures, and measured EPTs and heart rate, a major proxy of physiological performance in ectotherms present across stages. Significant interactions were detected between temperature, developmental stage and salinity in frequency-specific energy levels. Despite cardiac activity being a significant contributor to the EPT spectra, treatment interactions were different from those observed on EPTs, highlighting additional phenotypic drivers of EPTs. Elevated temperature resulted in a shift of the EPT spectra towards higher frequency signals, indicating a reallocation of resources within the phenome. Using a non-linear dimensionality reduction, we interrogated the responses of EPT spectra in high-dimensional space. We discovered complex developmental-stage specific sensitivities, highlighting both the complexity of phenotypic responses, and the limits of using univariate approaches with pre-selected traits to assess responses to multiple global environmental drivers. EPTs are a high-dimensional, transferrable method of phenotyping, and are therefore highly relevant to addressing the current limitations of traditional methods of phenotyping applied to assessing biological sensitivity to drivers of global change. We predict that EPTs will become an important tool for indiscriminate phenotyping, transferrable between species, developmental stages and experimental designs.