مقالة منهجية

فحوصات لكشف الهياكل التي تعكس الأشعة فوق البنفسجية، وتحديد أهميتها في تفضيل ماتي باستخدام مولي شراعية الزعانف

DOI:

10.3791/54453

⸱

سبتمبر 14, 2016

 , 
1Department of Zoology, Ohio Wesleyan University, 2Department of Ecology, Evolution, & Behavior, University of Minnesota

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويعرض هذا البروتوكول استخدام القياس الطيفي للكشف عن الهياكل التي تعكس الأشعة فوق البنفسجية على الكائنات الحية (في هذا المثال، مولي شراعية الزعانف البكيللية latipinna) ويصف اختبارات الاختيار من بين شيئين للأسماك التي تسمح الاستدلالات ليكون على دور العظة فوق البنفسجية خلال اختيار الشريك.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

العديد من الكائنات الحية تستخدم الاشارات وإشارات وراء حساسية الإنسان خلال التفاعلات الاجتماعية. من المهم أن تأخذ في الاعتبار كيفية فهم الكائنات عوالمهم عند محاولة فهم سلوكهم والبيئة. وجدت عبر أجناس متعددة من الطيور والأسماك والزواحف والبرمائيات، وحتى الثدييات -، الحساسية للطيف الأشعة فوق البنفسجية (400 نانومتر 300 الأشعة فوق البنفسجية). يصف هذا البروتوكول تقنية لدراسة الكائنات الحية وجود هياكل تعكس الأشعة فوق البنفسجية وسيلة لاختبار ما إذا كان يتم استخدام هذه العظة كإشارات الاجتماعية في سياق اختيار الشريك. ويستخدم مقياس الطيف الضوئي للكشف عن وجود انعكاس الأشعة فوق البنفسجية والاختلاف في كثافة عاكسة بين الأفراد وبين الجنسين. وقدم مثالا على هذه التقنية فيه بين شيئين اختبار اختيار زميله يعرض الأفراد تقبلا جنسيا على عكس الأفراد الجنس التي يمكن التلاعب بها من قبل المرشحات التي إما نقل كامل الطيف أو كتلة الأشعة فوق البنفسجية موجات المظهر المرئي. هذايسمح نظام لتحديد أن الإناث، ولكن ليس الذكور، mollies sailfin (البكيللية latipinna) كانوا يستخدمون علامات الأشعة فوق البنفسجية كجزء من القرارات التزاوج. هذه الأنواع من الدراسات تعمل على توسيع معرفتنا مجموعة من الكائنات الحية التي تستخدم الأشعة فوق البنفسجية وتوفير نظرة ثاقبة كيف تلعب الأشعة فوق البنفسجية دورا في حياتهم.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فهم الإشارات والإشارات المستخدمة في التفاعلات الاجتماعية الحيوانية يتيح لنا فهم الاختلاف المظهري داخل وبين الأنواع على حد سواء. هذا الاختلاف يلعب دورا هاما في العمليات التطورية مثل اختلاف السكان، الانتقاء الجنسي، وأنواع جديدة. في كثير من الأحيان، ومع ذلك، تقتصر الباحثين لاستكشاف الإشارات الأكثر وضوحا لأنظمة حسية الإنسان، وخاصة تلك التي تدخل في العوالم البصرية أو السمعية. استخدام القياس الطيفي، ومع ذلك، يسمح لنا لتوسيع تحقيقاتنا خارج الطيف المرئي البشري والى الاطوال الموجية التي قد تكون مهمة في التفاعلات الاجتماعية في الأنواع الأخرى.

على وجه الخصوص، والاتصالات قصيرة المدى التي يوفرها فوق البنفسجية (UV، 300-400 نانومتر) حساسية لديه القدرة ليكون من المفيد للغاية خلال اختيار زميله 1. العديد من الحيوانات المفترسة-الصيد بصريا من الطيور والأسماك، على سبيل المثال، غير قادر على الكشف عن الأشعة فوق البنفسجية. في النظم التي تعرض الذكور متقنللإناث، فإن هذه الذكور يقلل من خطر الافتراس مع الحفاظ على قدرتها على جذب زملائه من خلال استغلال طيف الأشعة فوق البنفسجية بدلا من تطوير العظة كشفها في الطيف المرئي 2،3 .. إذا فشل أحد على النظر في إمكانية أن الكائنات الحية والتواصل مع بعضهم الأخرى التي تستخدم هذه "قنوات الاتصال الخاصة"، والسائقين كبيرة من سلوك وتطور يمكن تفويتها.

ويحدد هذا البروتوكول تحقيقا في استخدام منبهات للأشعة فوق البنفسجية للاختيار زميله في مولي شراعية الزعانف، البكيللية latipinna، سمكة تعدد الزوجات الذي لا يعرف سابقا القدرة على الكشف عن الأشعة فوق البنفسجية أو استخدام علامات للأشعة فوق البنفسجية. أنواع الأسماك هذه لديها النشوء والتطور مقربة من الأسماك الأخرى الحية الحاملة حساسة للأشعة فوق البنفسجية 4 وهناك أدلة microspectroscopic أن P. latipinna، جنبا إلى جنب مع الأنواع مولي أخرى مثل P. المكسيكية وP. فورموزا، امتلاك فئة من المخاريط (خلايا مستقبلة للضوء المسؤولة عن التعاونرؤية لور) التي هي الأكثر حساسية للموجات فوق البنفسجية 5. في هذه الأنواع ديمبرافيك عن طريق الاتصال الجنسي، وقد لعبت اختيار الإناث دورا قويا في تطور زعانف ملونة وتوسيع الزاهية الذكور "6-9. هذه المنهجية يسمح لنا لاستكشاف ما إذا كان للأشعة فوق البنفسجية هو وسيلة إضافية التي الإناث تقييم جودة الذكور.

كشف وقياس علامات الأشعة فوق البنفسجية على P. latipinna باستخدام مقياس الطيف الضوئي مع هو مفصل التحقيق الألياف البصرية هنا. وعلاوة على ذلك، سواء mollies الإناث تقبلا المنتسبين تفاضلي مع الذكور ينظر اليها من خلال فلتر البصرية نقل الضوء كامل الطيف بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية-A ([الأشعة فوق البنفسجية +]؛ 320-700 نانومتر) والذكور ينظر اليها من خلال فلتر حجب الأشعة فوق البنفسجية ([الأشعة فوق البنفسجية]. 400 ويناقش 700 نانومتر) -. هذا الأسلوب له تطبيقات واسعة لاكتشاف الحساسية للأشعة فوق البنفسجية واللون أنماط في الأسماك والكائنات الأخرى، مما يتيح البحث في مجموعة متنوعة من الأسئلة التي تنطوي على الأشعة فوق البنفسجية ودورها في السلوك.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أجريت جميع التجارب بموافقة لجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسي جامعة أوهايو ويسليان في.

1. تسجيل الأشعة فوق البنفسجية الانعكاس من السمك باستخدام الطيف

  1. معايرة معمل ومصدر الضوء مع معيار الأبيض المعروف على نطاق موجات أن يكون العادلة بناء على توصيات من الصك أو البرامج.
  2. تخدير الأسماك عن طريق وضع في محلول 0.5٪ إيثيل 3-أمينوبنزوات الميثان السلفونيك ملح حامض (MS-222) مخزنة مع كمية متساوية من بيكربونات الصوديوم حتى تصبح الأسماك لا تستجيب. مرة واحدة لا تستجيب، ووضع على الفور الأسماك على الأسود الخلفية، غير العاكسة. ملاحظة: MS-222 يحتمل أن تكون سامة، وقفازات يجب أن ترتديه في جميع الأوقات.
  3. اتخاذ جميع القياسات في غرفة مظلمة لتقليل الضوء الزائد أبعد من ذلك من مصدر الضوء مطياف.
  4. مقياس الانعكاس باستخدام مسبار الألياف البصرية التي عقدت على جسم الكائن الحي. صنعبالتأكيد لتشكيل زاوية 45 درجة ثابتة بين الألياف البصرية والجسم، كما هو في صلب بعض التصاميم التحقيق. ملاحظة: للحصول على تناسق القياس، قد يكون من المستحسن أن المتوسط ​​عبر مسح متعددة (2-5) في منطقة الجسم.
  5. بيانات السجل الانعكاس مع برامج التحليل الانعكاس المناسب. ملاحظة: تم تعيين البرمجيات المستخدمة هنا ل: التكامل الوقت = 2000 ثانية، متوسط ​​بالاشعة = 2، وتم نسخها بكسل تجانس = 5. بيانات ولصق إلى جدول بيانات.
  6. كرر على مناطق الجسم متعددة لتحديد وجود أو عدم وجود انعكاس الأشعة فوق البنفسجية ومدى التباين المظهري في الكائنات الحية. ملاحظة: قد يكون المسح الأولية اللازمة لتحديد، إن وجدت، مناطق الجسم تظهر باستمرار علامات للأشعة فوق البنفسجية.
  7. عودة الأسماك إلى حوض السمك عقد المؤكسج جيدا حتى تعافى تماما، كما يتضح من يدق الغطاء الخيشومي العادية والسلوكيات السباحة. ملاحظة: بروتيكتانت التجاري لاستعادة طلاء المخاطي لويمكن أن يضاف الجسم للمساعدة في استعادة الجلد.
  8. ممثلأكل عبر الأفراد متعددة، بما في ذلك كلا الجنسين إذا رغبت في ذلك.
  9. على جدول حيث تم نسخ جميع البيانات، ومؤامرة باستخدام مخطط التشتت، مع الانعكاس على المحور Y والطول الموجي على المحور X. قمم السعة في نطاق الأشعة فوق البنفسجية (300-400 نانومتر) تشير إلى وجود انعكاس الأشعة فوق البنفسجية على الأسماك.

2. تجارب التزاوج ثنائية التفرع

ملاحظة: تنفيذ الملاحظات سيطرتها، والأسماك التي التنسيق، مرشحات الأشعة فوق البنفسجية، والمرشحات مبهمة في مكانها الصحيح. في هذه التجارب، وعندما تتم إزالة مرشحات مبهمة، سوف يتعرض الأسماك تنسيق لأجزاء من الدبابة التي تظهر وجود وعدم وجود ضوء الأشعة فوق البنفسجية، ولكنها تفتقر شركاء التزاوج المحتملين. لمزيد من التفاصيل على صحة اختبارات الاختيار من بين شيئين في هذه التجربة يرى بالمر وHankison (2015) 10، على الرغم من ملاحظة أن هذه التجارب أيضا عيوب 11.

  1. استخدام الأفراد تقبلا الجنسي في الكائنات الحية التنسيق. استخدام الإناث P. latipinna <48 ساعة بعد الولادة 5 لالثانية الذكور معزولة لا يقل عن 24 ساعة قبل الاختبار لتحسين احتمالات الدافع الجنسي.
  2. وضع الفرد تنسيق واحد في منطقة محايدة المجاورة لاثنين من مقصورات الخيارات. لP. latipinna، استخدام اختبار الحوض 75.7 لتر (30.5 سم × 30.5 سم × 75 سم؛ الشكل 1) مقسمة إلى ثلاثة أقسام من أقسام زجاجي شفاف، وتشكيل منطقة مركزية بالنسبة للفرد الوصل يحيط بها اثنين من مقصورات اختيار متساوية الحجم. ضمان عدم وجود اشارات الماء أو الشم يتم تقاسمها بين أقسام خزان الفردية. كرر لكل فرد التي يتعين مراعاتها.

figure-protocol-1
الشكل 1. التجريبية حوض السمك الإعداد والحوض مستطيلة مقسمة إلى ثلاثة أقسام: أ المنطقة المركزية التي عقدت الفرد التنسيق واثنين من مقصورات النهاية التي عقدت أزواج كائن (يوضح الشكل امرأة في منتصف مع الذكور الكائن في نهايات). فيل قابلة للتبديلالنسب التي إما منعت أو يسمح انعكاس الأشعة فوق البنفسجية يمكن أن توضع على حواجز زجاجية تقسيم الذكور والإناث أقسام الحوض. تم تعديل هذا الرقم من بالمر وHankison (2015) 10. يرجى النقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

  1. في ظل ظروف الإضاءة كامل الطيف (الإضاءة التي تمتد إلى الأشعة فوق البنفسجية مجموعة الطيف)، عزل شريك التزاوج واحد محتمل في كل حجرة نهاية (مقصورة الاختيار) من الحوض الاختبار. ضمان أن الشركاء المحتملين التزاوج تشبه بعضها البعض بأكبر قدر ممكن في خصائص الحجم والألوان والعرض، حتى أن الفرق الرئيسي بين الشريكين التزاوج المعزول هو ما إذا كانت تظهر خلف مرشح الذي يمنع أو ينقل ضوء الأشعة فوق البنفسجية.
    ملاحظة: قد يكون من الأفضل لتسجيل الانعكاس في الطيف المرئي لتمكين أفضل وجه ممكن مطابقة الألوان، اللهعلى الرغم من هنا تم مطابقة بالعين.
  2. تأقلم الأفراد تحت العزلة البصرية (الفلاتر مبهمة) لمدة 15 دقيقة. تأكد من أن الأشعة فوق البنفسجية + و- المرشحات في مكان في هذا الوقت. وبعد التأقلم، وإزالة مرشحات مبهمة. لضمان أن التحيز الجانب ليست موجودة (تفضيل الأصيل لجانب واحد من خزان بغض النظر عن وجوه)، تعيين عشوائيا الأشعة فوق البنفسجية والأشعة فوق البنفسجية + - جوانب الخزان لكل كل محاكمة.
  3. تسجيل مقدار الوقت الذي يقضيه الفرد التنسيق داخل مناطق تفضيل محددة (المناطق القريبة من المقصورات الاختيار، في هذه الحالة أطوال ما يقرب من الجسم قياسي) باستخدام الوقف. وبالنسبة للأسماك الإناث، وهذا هو مقدار الوقت الذي ينفق قرب كل من اثنين من الذكور، والعكس صحيح بالنسبة للأسماك التنسيق الذكور.
    ملاحظة: يمكن أيضا حدث مسجل البرمجيات استخدامها للتسجيل. استخدمت خمس عشرة دقيقة المحاكمات في هذه التجربة والأسماك التي لم يقم بزيارة كل منطقة تفضيل واحدة على الأقل تم استبعادها من النتائج بأنها لا تستجيب.
  4. تسجيل وتحليل الوقت الذي تنفق الأسماك بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية فارغة + والأشعة فوق البنفسجية - مقصورات للتأكد من أن ليس هناك تحيز ملازم نحو بيئة الإضاءة الخاصة التي قد تؤثر على اختيار التزاوج من الأسماك. استخدام تقرن تي اختبارات لتحديد ما إذا كان الأفراد يفضلون شرطا للأشعة فوق البنفسجية معينة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أرقام 1 و 2 عرض الحوض تفضيل التزاوج إعداد ومواقع قياس الأشعة فوق البنفسجية لتجاربنا.

قياس انعكاس الأشعة فوق البنفسجية يسمح للتقرير أن P. latipinna لا تملك خصائص الأشعة فوق البنفسجية، وخصوصا على طول الجانبين من أجسادهم (الشكل 3)، بالإضافة إلى وجود فروق فردية في هذه الصفات. مرة واحدة ت...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

كان القياس الطيفي ناجحة في تحديد علامات الأشعة فوق البنفسجية على P. latipinna. كلا الجنسين من P. latipinna تمتلك علامات الأشعة فوق البنفسجية على طول الجانبين. وبالإضافة إلى ذلك، فإن بعض ذكور علامات الأشعة فوق البنفسجية على زعانف ظهرية، والصفات وجدت في وقت سابق إلى أن تكون مهمة في تفضيلات التزاوج الإناث 7.

نحن نوصي باستخدام القياس الطيفي للأشعة فوق البنفسجية ليكون آلية للكشف عن وجود عل...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نحن ممتنون للمراجعين المجهولين للتعليقات والاقتراحات التي حسنت هذه المخطوطة بشكل كبير. نشكر R. Bowes و R. Carreno و T. Panhuis على المساعدة في جمع الأسماك. نشكر أيضا M. Lee على المساعدة في تجارب تفضيل الذكور. نحن ممتنون لقسم علم بجامعة أوهايو ويسليان للنصائح والاقتراحات المفيدة طوال هذه الدراسة وجامعة ولاية أريزونا (McGraw Lab) للحصول على المشورة بشأن البرامج.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مقياس الطيف الضوئي ، P1000Ocean Opticsأحدث الموديلات متوفرة
DT 1000 زينون مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجيةOcean Opticsأحدث النماذج متوفرة
Ocean Optics OvertureOpticsأحدث برنامج
R200-Angle-UV ثنائي الألياف البصرية (الموجة الموجهة)البصرياتالموديلات متوفرة
معيار انعكاس معتمد ،Labsphere
أبيض 75.7 لتر ، منقسم منشئتجريبي
لمبة طيف كاملورقة حجب الأشعة فوق البنفسجية من ضوء الشمس
ورقة
متاح Software يتوفر برنامج Ocean المحيطات أحدث حوض أسماك من الطبيعة GAM للأشعة فوق البنفسجية

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Endler, J. A., Zaret, T. M. Natural and sexual selection on color patterns in poeciliid fishes. Evolutionary ecology of neotropical freshwater fishes. , Anonymous Springer Netherlands. 95-111 (1984).
  2. Cummings, M. E., Rosenthal, G. G., Ryan, M. J. A private ultraviolet channel in visual communication. Proc. R. Soc. Lond. [Biol]. 270 (1518), 897-904 (2003).
  3. Siebeck, U. E., Parker, A. N., Sprenger, D., Mäthger, L. M., Wallis, G. A Species of Reef Fish that Uses Ultraviolet Patterns for Covert Face Recognition. Curr. Biol. 20 (5), 407-410 (2010).
  4. Hrbek, T., Seckinger, J., Meyer, A. A phylogenetic and biogeographic perspective on the evolution of poeciliid fishes. Mol. Phylogenet. Evol. 43 (3), 986-998 (2007).
  5. Körner, K. E., Schlupp, I., Plath, M., Loew, E. R. Spectral sensitivity of mollies: comparing surface- and cave-dwelling Atlantic mollies, Poecilia mexicana. J. Fish Biol. 69 (1), 54-65 (2006).
  6. Farr, J. A., Travis, J. Fertility Advertisement by Female Sailfin Mollies, Poecilia latipinna (Pisces: Poeciliidae). Copeia. 1986 (2), 467-472 (1986).
  7. Ptacek, M. B., Travis, J. Mate Choice in the Sailfin Molly, Poecilia latipinna. Evolution. 51 (4), 1217-1231 (1997).
  8. Ptacek, M. Mating signal divergence, sexual selection and species recognition in mollies (Poeciliidae: Poecilia: Mollienesia). Proceedings from the Second International Symposium on Livebearing Fishes. Grier, H. J., Uribe, M. C. , New Life Publications. Homestead, FL. 71-87 (2005).
  9. MacLaren, R. D. The effects of male proximity, apparent size, and absolute size on female preference in the sailfin molly, Poecilia latipinna. Behavior. 143 (12), 1457-1472 (2006).
  10. Palmer, M. S., Hankison, S. J. Use of ultraviolet cues in female mate preference in the sailfin molly, Poecilia latipinna. Acta Ethol. 18 (2), 153-160 (2014).
  11. Wagner, W. E. Measuring female mating preferences. Anim. Behav. 55 (4), 1029-1042 (1998).
  12. Rémy, A., Grégoire, A., Perret, P., Doutrelant, C. Mediating male-male interactions: the role of the UV blue crest coloration in blue tits. Behav. Ecol. Sociobiol. 64 (11), 1839-1847 (2010).
  13. Guillermo-Ferreira, R., Therézio, E. M., Gehlen, M. H., Bispo, P. C., Marletta, A. The Role of Wing Pigmentation, UV and Fluorescence as Signals in a Neotropical Damselfly. J. Insect Behav. 27 (1), 67-80 (2013).
  14. Ord, T. J., Stamps, J. A., Losos, J. B. Convergent evolution in the territorial communication of a classic adaptive radiation: Caribbean Anolis lizards. Anim. Behav. 85 (6), 1415-1426 (2013).
  15. Siebeck, U. E., Witzany, G. Communication in the Ultraviolet: Unravelling the Secret Language of Fish. Biocommunication of Animals. , Anonymous Springer Netherlands. 299-320 (2014).
  16. Modarressie, R., Rick, I. P., Bakker, T. UV matters in shoaling decisions. Proc. Biol. Sci. 273 (1588), 849-854 (2006).
  17. Lim, M. L. M., Li, J., Li, D. Effect of UV-reflecting markings on female mate-choice decisions in Cosmophasis umbratica, a jumping spider from Singapore. Behav. Ecol. 19, 61-66 (2008).
  18. Rick, I. P., Bakker, T. Color signaling in conspicuous red sticklebacks: do ultraviolet signals surpass others? BMC Evol. Biol. 8, 189(2008).
  19. Siebeck, U. E. Communication in coral reef fish: the role of ultraviolet colour patterns in damselfish territorial behaviour. Anim. Behav. 68 (2), 273-282 (2004).
  20. Cummings, M. E., De Leòn, F. J. G., Mollaghan, D. M., Ryan, M. J. Is UV ornamentation an amplifier in swordtails? Zebrafish. 3, 91-100 (2006).
  21. Macìas Garcia, c, de Perera, T. Ultraviolet-based female preferences in a viviparous fish. Behav. Ecol. Sociobiol. 52 (1), 1-6 (2002).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

MS222 Poecilia latipinna

مقالات ذات صلة