Directed asymmetry in the rotifer Keratella quadrata Müller, 1786

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Based on scientific monitoring data from freshwater bodies in the Central part of the Russian Federation in 2023–2024, directional asymmetry in Keratella quadrata populations was demonstrated for the first time. Directional asymmetry is characteristic of populations from all sampling stations: individuals with a longer left spine are present in all samples, but consistently constitute less than half of each sample (ranging from 2 to 40%). The magnitude of the Earth’s magnetic field and geographical latitude show moderate correlations with the difference between the maximum and minimum asymmetry values of spine length. Weaker inverse moderate correlations are observed between the percentage of individuals with a longer left spine and indicators such as geographical latitude and the total biomass of predators of the genus Asplanchna and the order Cyclopoida. Furthermore, the average spine length moderately correlates with the biomass of cyclopoid crustaceans in the water from which K. quadrata rotifers were collected. It can be hypothesized that predators selectively consume anomalous individuals, for whom more favorable habitat conditions may exist in more southern latitudes. Moreover, longer spines are likely beneficial for defense against predatory Cyclopoida. Further research can confirm or refute these hypotheses.

About the authors

D. Yu. Tyulin

Freshwater fisheries branch VNIRO

Email: alexey_nikitenko90@mail.ru
40A, Rybnoye village, Dmitrovsky district, Moscow Region, 141821 Russia

A. I. Nikitenko

Freshwater fisheries branch VNIRO

Email: alexey_nikitenko90@mail.ru
40A, Rybnoye village, Dmitrovsky district, Moscow Region, 141821 Russia

I. A. Zhernakov

Freshwater fisheries branch VNIRO

Email: alexey_nikitenko90@mail.ru
40A, Rybnoye village, Dmitrovsky district, Moscow Region, 141821 Russia

A. A. Vasiliev

FSBEIHE “Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology – MVA named after K.I. Skryabin”

Email: alexey_nikitenko90@mail.ru
Akademika Skryabin str. 23, Moscow, 109472 Russia

Y. A. Guseva

FSBEIHE “Moscow State Academy of Veterinary Medicine and Biotechnology – MVA named after K.I. Skryabin”

Author for correspondence.
Email: alexey_nikitenko90@mail.ru
Akademika Skryabin str. 23, Moscow, 109472 Russia

References

  1. Винберг Г. Г., Лаврентьева Г. М. Методические рекомендации по сбору и обработке материалов при гидробиологических исследованиях на пресноводных водоемах // Зоопланктон и его продукция. Л.: ГосНИОРХ, 1982. 33 с.
  2. Котеров А. Н., Ушенкова Л. Н., Зубенкова Э. С., Калинина М. В., Бирюков А. П., Ласточкина Е. М., Молодцова Д. В., Вайнсон А. А. Сила связи. Сообщение 2. Градации величины корреляции // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64. № 6. С. 12–24.
  3. Кутикова Л. А. Коловратки фауны СССР (Rotatoria). Подкласс Eurotatoria. Отряды Ploimida, Monimotrochida, Paedotrochida // Л.: Наука, 1970. 744 с.
  4. Кутикова Л. А., Стойко Т. Г., Мазей Ю. А., Телеш И. В. Определитель зоопланктона и зообентоса пресных вод Европейской России. Под редакцией Алексеева В. Р., Цалолихина, С. Я. Зоопланктон. 2010. Т. 1. М.; СПб.: КМК, 495 с.
  5. Babcock L. E. Trilobite malformations and the fossil record of behavioral asymmetry // Journal of Paleontology, 1993. V. 3. P. 217–229.
  6. Conde-Porcuna J.M., Declerck S. Regulation of rotifer species by invertebrate predators in a hypertrophic lake: Selective predation on egg-bearing females and induction of morphological defences // Journal of Plankton Research, 1998. V. 20. №4. P. 605–618. https://doi.org/10.1093/plankt/20.4.605
  7. Ge Ya-Li, Yu Xiao-Jing, Zhan R., Yu Jin-Hang, Xi Yi-Long, Zhang G. Comparison of life-history parameters and effectiveness in competition with Moina macrocopa between two Keratella tropica morphs // Limnologica, 2020. 85:125823. https://doi.org/10.1016/j.limno.2020.125823
  8. Ge Ya-Li, Zhan R., Yu Jin-Hang, Xi Yi-Long, Ma J., Xu Dan-Dan. Effects of food concentration on the life table demography and morphology of three Keratella quadrata morphotypes // Annales de Limnologie - International Journal of Limnology, 2018. 54:16. https://doi.org/10.1051/limn/2018006
  9. Gilbert J. J. Non-genetic polymorphisms in rotifers: environmental and endogenous controls, development, and features for predictable or unpredictable environments // Biological Reviews, 2017. V. 92(2): P. 964–992. https://doi.org/10.1111/brv.12264
  10. Gilbert J. J. Predator-specific inducible defenses in the rotifer Keratella tropica // Freshwater Biology, 2009. V. 54: P. 1933–1946.
  11. Gilbert J. J. The cost of predator-induced morphological defense in rotifers: experimental studies and synthesis // Journal of Plankton Research. 2013. V. 35 (3): P. 461–472. https://doi.org/10.1093/plankt/fbt017
  12. Gilbert J. J., Stemberger R. S. Asplanchna-induced polymorphism in the rotifer Keratella slacki // Limnology and Oceanography, 1984. V. 29 (6). P. 1309–l316.
  13. Hori M., Takahashi S. Lateral Asymmetry in Animals. Predator-Prey Interactions, Dynamics, and Evolution // Springer Nature Singapore Pte Ltd, 2022. V. 295 P. https://doi.org/10.1007/978-981-19-1342-6
  14. Hoso M., Kameda Y., Wu S.-P., Asami T., Kato M., Hori M. A speciation gene for left–right reversal in snails results in anti-predator adaptation // Nature communications, 2010. 1:133. https://doi.org/10.1038/ncomms1133
  15. Inoda T., Hirata Y. and Kamimura S. Asymmetric Mandibles of Water-Scavenger Larvae Improve Feeding Effectiveness on Right-Handed Snails // The American Naturalist, 2003. V. 162 (6): P. 811–814. https://doi.org/10.1086/378903
  16. Jozet-Alves C., Romagny S., Bellanger C., Dickel L. Cerebral correlates of visual lateralization in Sepia. Behav Brain Res. 2012 Sep 1; V. 234 (1):20-5. Epub 2012 Jun 4. PMID: 22677275. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2012.05.042
  17. Krylov V. V., Bolotovskaya I. V., Osipova E. A. Theresponse of European Daphnia magna Straus and Australian Daphnia carinata King to changes in geomagnetic field // Electromagnetic Biology and Medicine, 2012. V. 32 (1): P. 30–39.
  18. Nadira S., Salah A., Saber B., Touati H., Mourad B. The effect of environmental factors on rotifers abundance in Oubeira Lake (North East of Algeria) // International Journal of Biosciences, 2018. V. 12 (4): P. 158–171. https://doi.org/10.12692/ijb/12.2.158-171
  19. Pan L., Zhu H., Wang Y., Shi Bao-Chun, Cheng Xin-Feng, Ge Ya-Li, Xiang Xian-Ling, Wen Xin-Li, Xi Yi-Long. Adaptation of a prey population to increasing predation risks // Hydrobiologia, 2023. V. 851. P. 3097–3107. https://doi.org/10.1007/s10750-023-05369-2
  20. Pélabon C., Hansen T. F. On the adaptive accuracy of directional asymmetry in insect wing size. Evolution. 2008 Nov; V. 62(11):2855-67. Epub 2008 Aug 26. PMID: 18752614. https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.2008.00495.x
  21. Ren J., Mo W., Zhang H., He R., Wang X., Jiang T., Liu Y. The light-independent locomotion response to a static magnetic field in Xenopus // Frontiers in Physics, 2022. V. 10: P. 1–10. https://doi.org/10.3389/fphy.2022.995860
  22. Roberts D. C., Marcelli V., Gillen J. S., Carey J. P., Della Santina C. C., Zee D. S. MRI Magnetic Field Stimulates Rotational Sensors of the Brain // Current Biology, 2016. V. 21 (19): P. 1635–1640. https://doi.org/10.1016/j.cub.2011.08.029
  23. Signore I. A., Palma K., Concha M. L. Nodal signalling and asymmetry of the nervous system // Philosophical Transactions of the Royal Society B, 2016. V. 371 (1710): 20150401. https://doi.org/10.1098/rstb.2015.0401
  24. Stemberger R. S., Gilbert J. J. Multiple-species induction of morphological defenses in the rotifer Keratella testudo // Ecology, 1987. V. 68 (2). P. 370–378.
  25. Tasevska O., Jersabek C. D., Kostoski1 G., Gušeska D. Differences in rotifer communities in two freshwater bodies of different trophic degree (Lake Ohrid and Lake Dojran, Macedonia) // Biologia, 2012. V. 67 (3): P. 565–572. https://doi.org/10.2478/s11756-012-0041-x
  26. Vermeij G. J. Evolution and distribution of left-handed and planispiral coiling in snails // Nature, 1975. V. 254: 419.
  27. Vermeij G. J. The Geography of Evolutionary Opportunity: Hypothesis and Two Cases in Gastropods // Integrative and Comparative Biology, 2002. V. 42 (5): P. 935–940. https://doi.org/10.1093/icb/42.5.935
  28. Yang X., Li Z., Polyakova T., Dejneka A., Zablotskii V., Zhang X. Effect of Static Magnetic Field on DNA Synthesis: The Interplay between DNA Chirality and Magnetic Field Left-Right Asymmetry // FASEB BioAdvances, 2020. V. 2 (2): P. 254–263. https://doi.org/10.1096/fba.2019-00045
  29. Zhang H., Brönmark C., Hansson L.-A. Predator ontogeny affects expression of inducible defense morphology in rotifers // Ecology, 2017a. V. 98 (10), P. 2499–2505. https://doi.org/10.1002/ecy.1957
  30. Zhang H., He Y., He L., Zhao K., Molinos J. G., Hansson L.-A., Xu J. Plasticity in rotifer morphology induced by conflicting threats from multiple predators // Freshwater Biology, 2021. V. 67 (6): P. 498–507. https://doi.org/10.1111/fwb.13857
  31. Zhang H., Hollander J. and Hansson L.-A. Bi-directional plasticity: Rotifer prey adjust spine length to different predator regimes // Scientific Reports, 2017b. V. 7 (1): 10254. https://doi.org/10.1038/s41598-017-08772-7

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».