تحديد درجة حرارة تفضيل البعوض والحرارة الخارجية الأخرى
سبتمبر 28, 2022
تتمتع الحشرات بنطاق درجة حرارة بيئي مثالي تسعى إلى البقاء فيه ، ويمكن للعديد من العوامل الخارجية والداخلية تغيير هذا التفضيل. هنا ، نصف طريقة فعالة من حيث التكلفة وبسيطة لدراسة اختيار درجة الحرارة ، والتي تسمح للحشرات بإظهار سلوكياتها الطبيعية بحرية.
يستخدم إعداد الجهاز المكون من غرفتين لدراسة تفضيل درجة حرارة الحشرات ويمكن تعديله لدراسة حالات تفضيل الاختيار الثنائي الأخرى مثل الضوء مقابل الظلام أو الرطوبة العالية مقابل الرطوبة المنخفضة. تتمثل المزايا الرئيسية لهذه التقنية في الإعداد البسيط ، والمساحة الواسعة التي تسمح للحشرات بإظهار طبيعتها الطائرة عند اختيار درجة الحرارة المفضلة لديها ، وسهولة التسجيل بدون معدات خارجية. أصعب جزء في البروتوكول هو إزالة خرق الأكريليك بعد التجربة.
هذا لأن هناك فرصة كبيرة لهروب الحشرات. وبالتالي ، من الأهمية بمكان بالنسبة لنا استخدام ثاني أكسيد الكربون لتخدير الحشرات. سيوضح الإجراء كينغا ستوبيرسكا ولورنا جلين ، وكلاهما طالبان ماجستير من مختبري.
للبدء ، قم بإعداد 2 أقفاص فارغة من البعوض مع فتحات كم 12 سم وتأكد من عدم وجود ثقوب أو أضرار أخرى. ثم باستخدام شفاط ميكانيكي ، انقل 30 حشرة إلى قفص منفصل لتسهيل التعامل معها والتخلص منها بعد التجربة. اضبط الحاضنات على درجات الحرارة المطلوبة واسمح لها بالتسخين والاستقرار.
يستغرق حوالي 30 دقيقة للوصول إلى درجة حرارة في حدود 25 إلى 30 درجة مئوية. ثم ضع قفص البعوض فارغ في حاضنة وإطعام الأكمام من القفص من خلال الفتحة الأمامية للحاضنة. تأكد من درجة حرارة الهواء الداخلي للحاضنة باستخدام مسبار درجة الحرارة.
بعد ذلك ، ضع رفرف قابل للفتح معد بشريط لاصق فوق الفتحة الموجودة في أنبوب الأكريليك. نشمر الأكمام البارزة من خلال الفتحة الموجودة أمام الحاضنة الأولى ، وقم بتثبيتها على أحد طرفي أنبوب الأكريليك بشريط مطاطي. ثم ضع الحاضنات في مواجهة بعضها البعض وأدخل أحد طرفي أنبوب الأكريليك في غلاف فتحة الحاضنة الثانية.
تأكد من أن قطر أنبوب الأكريليك أكبر من الفتحة الموجودة في مقدمة الحاضنات بحيث يغطي الفتحة بالكامل. تأكد من أن أنبوب الأكريليك ليس فضفاضا ومتدليا بين الحاضنات. إذا كان الأمر كذلك ، اسحب أكمام القفص لإزالة المواد الزائدة بين القفص والشريط المطاطي.
لوضع البعوض في الداخل ، افتح رفرف الشريط اللاصق. ضع قمعا في فتحة أنبوب الأكريليك ثم أفرغ الحشرات في الأنبوب من خلال القمع. بعد إفراغ الحشرات ، قم بإزالة القمع وتغطية فتحة الأنبوب بغطاء شريط لاصق.
اتركيه لمدة 30 دقيقة للحشرات لاختيار الغرفة المفضلة. في نهاية وقت الاستقرار ، راقب بصريا واكتب عدد الحشرات التي شوهدت في جسر أنبوب الأكريليك. ثم اضغط أو نفخ جميع الحشرات في الجسر على جانبي الحاضنة أو عن طريق إطلاق ثاني أكسيد الكربون في الجسر.
بعد ذلك ، قم بقرص وإغلاق الأكمام من أنبوب الأكريليك على كلا الجانبين عن طريق تثبيتها بسرعة بعقدة ضيقة. ثم قم بإزالة الأقفاص من كل من الحاضنات وعد الحشرات بصريا في كل قفص. تأكد من أن الأرقام من كل من الحاضنات والجسر تصل إلى 30.
في هذه الدراسة تم تحديد درجة الحرارة المفضلة للبعوض وذباب الفاكهة باستخدام نموذج الغرفتين. أظهرت النتائج عدم وجود فرق كبير عندما تم الحفاظ على كلا الأقفاص عند 27 درجة مئوية ، مما يشير إلى قدرة البعوض على الاختيار بحرية بين الأقفاص التي تظهر سلوكياتها الطبيعية. على العكس من ذلك ، عندما تم ضبط الغرفتين على درجات حرارة مختلفة ، اختار البعوض باستمرار درجة الحرارة المثلى البالغة 27 درجة مئوية على 30 درجة مئوية.
وبالمثل ، عندما تم اختبار الإعداد باستخدام Drosophila Melanogaster ، وهو نموذج آخر للأديم الظاهر ، تجنب ذباب الفاكهة الغرفة الأكثر دفئا وفضل درجة الحرارة المثلى البالغة 25 درجة مئوية. تأكد من أن الإعداد مغلق تماما مع عدم وجود مساحات للاختباء ولا شبكة تعطل منطقة الطيران بحيث يمكن للحشرات الاختيار بحرية بين غرف 2.
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة طريقة بسيطة ومنخفضة التكلفة لتقييم التفضيلات الحرارية لدى الحشرات باستخدام جهاز مكون من حجرتين. وتسمح هذه الطريقة للحشرات بممارسة سلوكياتها الطبيعية، مما يكشف عن درجة الحرارة البيئية المفضلة لديها.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال البحث
- سلوك الحشرات
- التفضيل الحراري
- اختيار الموطن
خلفية علمية
- تزدهر الحشرات ضمن نطاقات درجات حرارة محددة.
- تؤثر عوامل متنوعة على تفضيلاتها لدرجات الحرارة.
- يؤثر فهم خيارات درجات الحرارة على الدراسات البيئية والتطورية.
الطرق المستخدمة
- جهاز ذو حجرتين لاختيار درجة الحرارة
- البعوض وذباب Drosophila melanogaster ككائنات نموذجية
- التقييم البصري والتخدير بثاني أكسيد الكربون للتعامل مع الحشرات
النتائج الرئيسية
- فضلت البعوض درجة حرارة 27°C على 30°C في ظل ظروف متغيرة.
- كما فضلت ذبابة Drosophila melanogaster درجة حرارة 25°C على درجات الحرارة الأكثر دفئاً.
- أظهرت المنهجية قدرة الحشرات على إبداء سلوكيات طبيعية في اختيار درجة الحرارة.
الاستنتاجات
- تُظهر هذه الدراسة بنجاح طريقة فعالة لدراسة التفضيل الحراري لدى الحشرات.
- تترتب على هذه النتائج آثار هامة لفهم سلوك الحشرات في البيئات المتغيرة.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
يتيح التقييم الكمي لتفضيل درجة الحرارة في البعوض وغيره من الحيوانات خارجية الحرارة اختبار فرضيات قوية بشأن التكيف البيئي وبيولوجيا النواقل. ويدعم هذا الجهاز المكون من حجرتين الثقة التنبؤية في التنميط الظاهري السلوكي من خلال السماح بالسلوكيات الطبيعية، مثل الطيران، وهو أمر بالغ الأهمية للتحقق الدقيق من الهدف في مراحل الاكتشاف المبكرة. وتجعل المرونة والقابلية للتوسع في هذه الطريقة منها منصة قابلة لإعادة الاستخدام للدراسات المقارنة عبر نماذج متنوعة من الحيوانات خارجية الحرارة في مجال البحث والتطوير في الصناعات الدوائية الحيوية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من الهدف
- يتيح استقصاءً دقيقاً لمسارات الاستشعار الحراري والأنماط الظاهرية السلوكية.
- يدعم التحقق الوظيفي من الأهداف عن طريق عزل درجة الحرارة كمتغير مستقل.
- يسهل الحد من المخاطر الميكانيكية في أبحاث الأمراض المنقولة بالنواقل.
- يوفر منصة لتقييم التدخلات الجينية أو البيئية التي تؤثر على تفضيل درجة الحرارة.
الفحص وتطوير المقايسة
- يُجهز اختبارات سلوكية معتمدة للفحص اللاحق للمعدِّلات أو التدخلات.
- يضمن قابلية التكرار والتوحيد القياسي من خلال ظروف بيئية محكومة.
- يوفر مخرجات كمية لإجراء مقارنة قوية بين المجموعات التجريبية.
- يتيح إجراء فحص سلوكي عالي الإنتاجية وقابل للتوسع في الحيوانات الصغيرة ذات الدم البارد.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يربط التنميط الظاهري السلوكي بالتعرضات البيئية ذات الصلة بالمرض.
- يدعم الاستمرارية الانتقالية من مرحلة الاكتشاف إلى دراسات كفاءة النواقل قبل السريرية.
- يتيح المضي قدماً في التدخلات المرشحة التي تستهدف سلوك النواقل مع تعديل المخاطر.
- يوفر تقليلاً تنبؤياً للمخاطر بالنسبة لاستراتيجيات التلاعب البيئي والجيني.
تكامل مسار العمل وسير العمل
يدمج هذا الجهاز في السلسلة الممتدة من مرحلة الاكتشاف إلى الدراسات قبل السريرية من خلال تمكين المقايسات السلوكية القائمة على الفرضيات، مما يدعم سير عمل كل من التحقق من الأهداف وعمليات الفحص.
- بيولوجيا الاكتشاف: تسهل اختبار الفرضية الصفرية وتوضيح المسارات الخاصة بآليات الاستشعار الحراري.
- الفحص: توفر اختبارات سلوكية معيارية وقابلة للتكرار مع قراءات كمية.
- التحليلات: تمكّن من إجراء مقارنة إحصائية لتفضيلات المجموعات والاستجابات السلوكية.
- الأبحاث الانتقالية: تربط النتائج المختبرية بالتعرضات البيئية ذات الصلة بالميدان في بيولوجيا النواقل.
- إعادة الاستخدام في المؤسسات: قابلة للتكيف مع مختلف الأنواع ذات الدم البارد والتلاعبات البيئية، مما يدعم احتياجات البحث والتطوير الواسعة.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض الميكانيكي في التنميط الظاهري السلوكي.
- القيمة التشغيلية: تعزز توحيد المقاييس، وقابلية التكرار، وقابلية التوسع عبر الفرق البحثية.
- القيمة الاستراتيجية: تساهم في اتخاذ قرارات المضي قدماً أو التوقف فيما يخص التدخلات التي تستهدف النواقل ودراسات التكيف البيئي.
- تأثير المحفظة: تدعم تحديد الأولويات المعدلة حسب المخاطر لاستراتيجيات التدخل السلوكي والبيئي.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في تصميم المقايسات السلوكية والتعامل مع الحيوانات ذات الدم البارد.
- يستلزم توفر حاضنات يتم التحكم في درجة حرارتها وبنية تحتية تحليلية أساسية للتقييم الكمي.
- يتطلب توحيداً بين الفرق المختلفة لإعدادات المقايسة وبروتوكولات التقييم.
- قابل للتكيف مع مختلف الحيوانات الصغيرة ذات الدم البارد والتلاعبات البيئية مع إجراء تعديلات طفيفة.
- تعتبر إجراءات الاحتواء الدقيق والتخدير ضرورية لمنع الهروب وضمان السلامة.
