Physiological and microbial adjustments to diet quality permit facultative herbivory in an omnivorous lizard

Authors
Kohl, Kevin; Brun, Antonio; Magallanes Alba, Melisa Eliana; Brinkerhoff, Joshua; Laspiur, Julio Alejandro; Acosta, Juan Carlos; Bordenstein, Seth R.; Caviedes Vidal, Enrique Juan Raul
Publication Year
2016
Language
English
Format
article
Status
Published version
Description
While herbivory is a common feeding strategy in a number of vertebrate classes, less than 4% of squamate reptiles feed primarily on plant material. It has been hypothesized that physiological or microbial limitations may constrain the evolution of herbivory in lizards. Herbivorous lizards exhibit adaptations in digestive morphology and function that allow them to better assimilate plant material. However, it is unknown whether these traits are fixed or perhaps phenotypically flexible as a result of diet. Here, we maintained a naturally omnivorous lizard, Liolaemus ruibali, on a mixed diet of 50% insects and 50% plant material, or a plant-rich diet of 90% plant material. We compared parameters of digestive performance, gut morphology and function, and gut microbial community structure between the two groups. We found that lizards fed the plant-rich diet maintained nitrogen balance and exhibited low minimum nitrogen requirements. Additionally, lizards fed the plantrich diet exhibited significantly longer small intestines and larger hindguts, demonstrating that gut morphology is phenotypically flexible. Lizards fed the plant-rich diet harbored small intestinal communities that were more diverse and enriched in Melainabacteria and Oscillospira compared with mixed diet-fed lizards. Additionally, the relative abundance of sulfate-reducing bacteria in the small intestine significantly correlated with whole-animal fiber digestibility. Thus, we suggest that physiological and microbial limitations do not sensu stricto constrain the evolution of herbivory in lizards. Rather, ecological context and fitness consequences may be more important in driving the evolution of this feeding strategy.
Fil: Kohl, Kevin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina. Vanderbilt University; Estados Unidos
Fil: Brun, Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina
Fil: Magallanes Alba, Melisa Eliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina
Fil: Brinkerhoff, Joshua. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina
Fil: Laspiur, Julio Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Juan; Argentina. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Departamento de Biología; Argentina
Fil: Acosta, Juan Carlos. Universidad Nacional de San Juan. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Departamento de Biología; Argentina
Fil: Bordenstein, Seth R.. Vanderbilt University; Estados Unidos
Fil: Caviedes Vidal, Enrique Juan Raul. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina
Subject
DIGESTION
GUT MICROBIOME
HOST-MICROBE INTERACTIONS
PHENOTYPIC FLEXIBILITY
PLANT-ANIMAL INTERACTIONS
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CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
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Institution
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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