Studieren Aggression in Drosophila (Taufliege)

Mein Name ist Sarah Ertel und ich bin Postdoktorandin im Labor von Ed Kravitz in der Abteilung für Neurobiologie an der Harvard Medical School. Mein Name ist Sibu. Ich bin Medizinstudent aus Deutschland und absolviere hier im Kravitz-Labor eine forschende Rotation.

Und wir möchten Ihnen zeigen, wie wir Kampfsituationen einrichten und die Aggression bei Fruchtfliegen untersuchen. Zunächst bereiten wir Isolationsröhrchen vor, indem wir Fliegenfutter in der Mikrowelle erwärmen und hinzufügen, wenn das Futter erstarrt ist, 1,5 mL in ein Kulturröhrchen. Anschließend verschließen wir es mit Watte.

Der erste Schritt besteht darin, sozial naiv verhaltene Fliegen zu erhalten, also Fliegen, die noch keine andere Fliege gesehen haben. Dazu entnehmen wir späte Puppenstadien der Fliegenarten, die uns interessieren, und entfernen die Puppen vorsichtig mit einer Pinzette aus dem Reagenzglas.

Nehmen Sie die vorbereitete Isolierphiole, entfernen Sie die Baumwollstopfen und platzieren Sie die Puppen vorsichtig hinein, verschließen Sie die Phiole und beschriften Sie sie. Diese Puppen werden anschließend in den licht- und temperaturgesteuerten Inkubator mit Tag-Nacht-Zyklus zurückgebracht. Am nächsten Tag überprüfen wir, ob sie eingeschlossen haben, und notieren das Datum, an dem die Fliegen eingeschlossen wurden.

Dann lagern wir sie drei bis fünf Tage lang und tragen während dieser Zeit Farbe auf die Hinterleiber der Fliegen auf, um sie identifizieren zu können. Nun stellen wir die Kammern für die eigentlichen Kämpfe her. Dazu verwenden wir zwei gewöhnliche Objektträger, messen die Mitte aus, machen Markierungen mit einer Diamantschneidnadel, ritzen die Oberfläche ein und brechen den Objektträger dann an der markierten Stelle leicht entlang der Kerbe in zwei Hälften. Okay.

Dann verkleben wir die Ränder der Objektträger mit Klebstoff. Anschließend werden die beiden Hälften zusammengeklebt, um eine Box zu bilden. Wir können sie mit 70 % Ethanol und anschließend etwas Wasser reinigen, um Rückstände von unseren Fingern zu entfernen.

Füllen Sie den Boden der Kammer mit 1 % Agar und stellen Sie die Kammer hinein. Das sorgt für Luftfeuchtigkeit für die Fliegen. Danach wollen wir den Fliegen etwas geben, worum sie kämpfen können.

Und so geben wir ihnen, obwohl die eigentliche Größe der Kammer als Territorium betrachtet werden kann, Nahrung. Und wir geben diese Nahrung in ein Szintillationsfläschchen. Dadurch entsteht eine zusätzliche Ebene möglicher Territorialität, die eine Fliege verteidigen könnte.

Ich nehme nun das frisch mikrowellenerhitzte Futter und fülle es in Futtergefäße, die eigentlich Szintillationskappen sind und später als Kampfarena dienen werden, in der die Fliegen gegeneinander antreten. Es ist wichtig, die Oberfläche leicht konvex zu gestalten, damit die gesamte Fläche gut sichtbar ist. Außerdem sollten Luftblasen vermieden werden, da diese eine Behinderung für die Fliegen darstellen, wenn sie auf dem Futtergefäß laufen, um sie zum Futtergefäß hin anzulocken.

Wir werden außerdem einen Tropfen Hefepaste in die Mitte des Futterbechers geben. Zuvor müssen wir jedoch die Hefepaste herstellen. Dazu nehmen wir einfach frische Hefepaste, geben sie in einen Futterbecher und fügen dann einen Tropfen Wasser hinzu, das wir so lange unterrühren, bis sich eine Paste gebildet hat.

Nachdem die Futtergefäße abgekühlt sind, geben Sie die Hefepaste oder nur einen kleinen Tropfen davon in die Mitte des Futtergefäßes. Wir befinden uns gerade im Verhaltensraum, einem unserer beiden Verhaltensräume. Dieser Raum ist vollständig dunkel, wenn wir alle Lichter einschalten, und er verfügt über eine feuchte- und temperaturkontrollierte Umgebung.

Wir halten die Temperatur also bei 25 Grad und versuchen, die Luftfeuchtigkeit über 40 % zu halten, um die Fliegen unter so kontrollierten Bedingungen wie möglich zu halten. Und jetzt werde ich die Kämpfe einrichten. Die Futtergefäße, die wir zuvor vorbereitet haben, stehen hier, und ich werde sie in diese Kammern einsetzen.

Versuchen Sie, sie in die Mitte der Kammer zu platzieren. Wir setzen den Deckel wieder auf. Okay. Und ich werde diesen Aspirator verwenden, um genau ein Paar Fliegen abzusaugen.

Ich werde also zwei Fliegen nehmen, sie hier hinein ansaugen und anschließend in die Kammer einbringen. Das ist es, was ich tun werde. Nun halte ich das Gefäß auf diese Weise, da bekannt ist, dass die Fliegen gegen die Schwerkraft und in Richtung des Lichts wandern, weshalb sie tendenziell nach oben fliegen.

So ist es für mich einfacher, sie zu fangen, wenn ich die Baumwolle entferne. Wie Sie sehen, habe ich derzeit beide Fliegen im Gefäß. Außerdem muss ich sicherstellen, dass ich – da es sich hier um markierte Fliegen handelt – eine markierte und eine nicht markierte Fliege nehme.

Oder wenn wir zwei Farben verwenden, eine, die in einer Farbe und eine in der anderen Farbe gefärbt ist, aber sie haben das gleiche Genotyp. Nun setze ich sie dafür in die Kammer ein. Ich entferne den Wachsbolzen.

Es gibt ein kleines Loch, durch das ich die Fliegen einführen werde, und ich versuche, den Deckel so zu positionieren, dass die Fliegen beim Klopfen nicht entkommen können. Sie fallen etwas nach unten, und dann blase ich sie sanft hinein, nur leicht, damit ich sie nicht mit großer Kraft hineinblasen muss, was sie stören würde. Es dauert zwischen drei und sagen wir 40 Minuten, bis sie sich beruhigen und die Umgebung in der Kammer erkundet haben.

Dann beginnen sie, die Futterkammer zu besetzen, und der Kampf wird ausbrechen. Nun nehme ich die gesamte Kammer und stelle sie vor die Kamera. Ich muss die Höhe anpassen, sodass ich die Futterkammer aus einem leichten Winkel filme, damit wir die gesamte Futterkammer sehen können. Und die gesamte Futterkammer ist scharf gestellt.

Und der Raum, in dem diese Aggressionsassays durchgeführt werden, ist wichtig. Es handelt sich um einen abgeschotteten Raum, der frei von Durchgangsverkehr und Lärm gehalten wird. Die Temperatur beträgt konstant 25 Grad, und wir versuchen, die Luftfeuchtigkeit zwischen 45 und 55 % zu halten, um die Fliegen in dieser Situation zufrieden und gesund zu halten.

Und außerdem dimmen wir das Deckenlicht, damit das Licht auf dem Futterbecher ebenfalls eine Anziehung auf die Fliegen ausübt. Die Verwendung von DFA als Modellsystem sowie diese Art des Versuchsaufbaus ermöglicht es uns, nicht nur die Aggressivitätsintensitäten zu untersuchen, sondern auch die spezifischen Muster der Aggression, die wir beobachten. Besonders interessieren uns die spezifischen Verhaltensweisen, bei denen wir wissen möchten, wie das Gehirn während der Entwicklung verdrahtet ist und wie sich dies dann im ausgewachsenen Tier manifestiert, das diese Verhaltensweisen nicht erlernt hat.

Sobald sie sehen, wie die anderen Fliegen beginnen, miteinander zu interagieren, zeigen sie sofort dieses Verhalten. Sie wissen, wie man zustößt, sie wissen, wie man aggressiv ist. Wir möchten daher wissen, wie diese Verhaltensweisen in das Nervensystem der Fliegen eingebaut sind und wie sie anschließend gesteuert werden.