Eco-evolutionary processes in personality and spatial cognition of Arctic charr morphs (Salvelinus alpinus)

Abstract

Behaviour is a fascinatingly flexible phenotype with immense diversity of manifestations. Despite this diversity, observation of animals makes it evident that individuals show consistent differences from one another in the way they behave. However, little is known about the proximate and ultimate mechanisms leading to the emergence and maintenance of consistent among-individual behavioural differences in nature. This thesis aims at exploring the eco-evolutionary processes and developmental cues shaping two particular aspects of behaviour: personality and spatial cognition. For this, I used juveniles of five Arctic charr morphs, of which two sympatric pairs, ranging along gradients of genetic, ecological, and morphological divergence from a common ancestor. Firstly, I compared these morphs’ personality profiles and their developmental plasticity in response to feeding modalities. Then, I compared their personality profiles, spatial cognitive abilities, the cognition- personality syndrome they form, their underlying neural mechanisms, and their developmental plasticity in response to structural complexity. I show that personality and spatial cognition are under strong genetic influence with low developmental plasticity, the existence of a syndrome between the two, and that genes linked to the dopaminergic pathways and to memory suppression seem particularly involved herein. The results support a model in which all these traits develop and evolve independently from each other in a “case-by-case” fashion, depending on the specific local demands of a given ecosystem. This thesis provides the very first empirical support for a co-evolution between personality and cognition, and these pioneering results encourage further research in this direction.

Atferli er einstalega sveigjanlegur og margbreytilegur eiginleiki. Þrátt fyrir þennan margbreytileika er augljóst að einstaklingar innan hópa sýna ólík en mótuð hegðunarmynstur, þótt lítið sé vitað um þau ferli sem valda og viðhalda þessum mun milli einstaklinga í náttúrunni. Þessi doktorsritgerð fjallar um þá umhverfis- og þróunarferla, og þau þroskunarskilyrði sem móta tvo meginþætti hegðunar: persónuleika og rýmisskynjun. Til að rannsaka þessa þætti notaðist ég við bleikjuseiði (Salvelinus alpinus) af fimm ólíkum afbrigðum, þar með talin tvö pör afbrigða úr sama vatni sem eiga sér sameiginlegan uppruna en hafa aðskilist erfðafræðilega, í svip- og vistgerð. Fyrst voru persónuleikaeinkenni einstaklinga úr hinum ólíku stofnum borin saman og einnig þroskunarfræðilegur sveigjanleiki þeirra sem viðbrögð hvernig fæða var staðsett. Næst bar ég saman persónuleikaeinkenni þeirra, rýmisgreind, skynjunar-persónuleika-svipgerð, undirliggjandi taugalífeðlisfræðilega ferla, og sveigjanleika í svipgerð sem svar við margbreytileika umhverfis. Niðurstöðurnar sýna að persónuleiki og rúmskynjun eru undir sterkum áhrifum erfða, en hafa lítinn þroskunarfræðilegan sveigjanleika. Þær leiða einnig í ljós tilvist heilkennis þessara tveggja þátta, og að gen tengd dópamínörvuðum taugaferlum og minnisbælingu gegna sérlega miklvægu hlutverki hvað þetta varðar. Niðurstöðurnar styðja líkan þar sem allir þessir eiginleikar þroskast og þróast óháð hver öðrum, háð því hvers hvert vistkerfi krefst. Í rigterðinni eru ályktanir um samþróun persónuleika og skynjunar settar fram og rökstuddar. Niðurstöðurar leggja grunn að og sýna fram á mikilvægi frekari rannsókna á sviðinu