행동 분석 실험에 대한 염색 곤충 : 마취의 짝짓기 행동

본 실험 절차의 전체적인 목적은 행동 실험에서 초파리를 식별할 수 있도록 비침습적인 방식으로 곤충들이 서로 시각적으로 구분되게 만드는 것입니다. 이를 위해 먼저 표준 초파리 배양병에 담긴 일반 초파리 먹이 표면에 식용 색소 몇 방울을 떨어뜨려 시각적으로 염색합니다. 그 다음, 초파리를 배양병에 넣고 3시간 동안 유지하면 초파리의 복부가 강하게 착색됩니다.

예를 들어, 암컷이 특정 색으로 염색된 수컷을 더 매력적으로 느끼는지 관찰하기 위해 교배 실험을 수행할 수 있습니다. 궁극적으로, 이 염색 기술은 실험적 식별을 용이하게 하기 위해 곤충에 표시를 남기는 빠르고 간단하며 비침습적인 방법입니다. 파리의 날개 일부를 제거하는 것과 같은 기존 방법보다 이 기술을 사용할 때 얻는 주요 장점은 더 빠르고, 침습성이 낮으며, 이후의 행동에 영향을 줄 가능성이 적다는 점입니다.

이 방법은 파리의 개체 또는 클래스를 식별하는 것이 중요한 매우 다양한 실험에서 유용하게 활용될 수 있습니다. 또한 충분히 간단하여 학교나 대학의 기초 실험에서도 사용할 수 있습니다. 이 기술의 시연은 리버풀 대학교의 박사 과정 학생인 Rudy Verse Bo와 Chloe Hayes가 진행하겠습니다. 먹이가 부어진 후 응고되면, 먹이 위에 0.5에서 1 mL의 청색 식용 색소를 첨가하고, 색소가 바이알 전체 표면에 퍼지도록 합니다.

그런 다음, 식단이 먹이의 상단 층에 흡수될 수 있도록 4°C에서 이틀 동안 보관하십시오. 다음으로, 실험 필요에 따라 파리를 해당 먹이로 옮깁니다. 하루 이내에 염색된 파리를 염색되지 않은 파리와 쉽게 구분할 수 있으며, 염색된 파리를 이용한 교배 실험을 수행할 수 있습니다.

흡입기를 사용하여 개별 처녀 수컷을 20 mL의 먹이가 들어 있는 표준 75 x 20 mm 플라스틱 바이알로 옮깁니다. 두 마리의 수컷을 이용한 교배 실험을 수행하는 경우, 각 처리군의 수컷 절반을 색소 먹이가 들어 있는 바이알에 넣습니다. 그다음, 갓 우화한 암컷들을 10마리씩 묶어 신선한 먹이가 든 바이알로 옮깁니다.

이제 양 성별의 초파리가 해당 종에 적합한 온도에서 교배 가능 연령까지 성장하도록 합니다. 초파리가 준비되면 실험군 수컷에게 원하는 처리를 실시합니다. 예를 들어, 다른 초파리들은 이산화탄소로 마취하며, 실험 전날 바이알에 라벨을 붙여 초파리의 처리 상태와 색상 상태를 식별할 수 있도록 합니다.

암컷 파리들을 20 milliliters의 먹이가 들어 있는 개별 바이알로 옮겨 교배 바이알에 적응시키고, 실험의 맹검화를 위해 바이알에 중립적인 라벨을 붙입니다. 그런 다음, 단일 암컷 파리가 들어 있는 각 교배 바이알에 적절하게 한두 마리의 수컷 파리를 추가합니다.

두 차례의 수컷 교배 실험을 위해 인큐베이터의 조명이 켜지는 시간에 맞춰 교배 시험을 시작하십시오. 각 수컷이 서로 다른 처리군에 속하며, 파리 한 마리는 복부 염색이 되어 있는지 확인하십시오. 각 수컷 파리의 처리군과 색상을 기록하십시오.

2시간 이내에 교미가 발생하면, 단일 수컷 교미 시험의 경우 교미한 수컷의 dice 상태를 기록하십시오. 교미가 시작된 시간과 종료된 시간을 기록합니다. 그런 다음 해당 시험의 교미 성공 잠복기와 지속 시간 데이터를 계산하십시오.

이산화탄소 마취 효과의 변이를 설명하기 위해 발견된 최적의 모델에는 종(species)이 요인으로 포함되어 있습니다. 예를 들어, 이러한 대표적인 실험들에서 이산화탄소 마취는 초파리의 교미 성공률에 유의미한 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다.

초파리(Drosophila melanogaster)의 수컷 두 차례 시험에서 Pseudo obscure 및 Drosophila sub obscure 초파리를 대상으로 하였으나, 이산화탄소 마취에 노출된 수컷의 경우 교미 성공률이 유의하게 낮게 관찰되었으며, 특히 수집 시점이나 시험 하루 전 가스에 노출된 Drosophila melanogaster에서 그 효과가 더욱 크게 나타났습니다. 세 종 모두에서 먹이 색소 처리된 초파리의 교미에는 유의미한 차이가 관찰되지 않았으며, 분석에 해당 처리 내용을 포함하거나 단일 교미 시험 내 곤충의 교미 상태를 고려했을 때도 차이가 없었습니다. 교미에 있어 차이가 없었습니다.

이산화탄소 마취를 사용하여 갓 우화한 성충을 수집했을 때, 세 종 모두에서 잠복기가 관찰되었습니다. 교미 기간에 미치는 영향은 교미 실험 2일 전에 이산화탄소에 노출된 drosophila sub obscure 파리에서만 나타났습니다. 이 영상을 시청하고 나면, 실험 중에 파리를 표지하기 위한 비침습적 기술로서 장 염색법을 사용하는 방법에 대해 충분히 이해하시게 될 것입니다.

이 절차를 수행할 때는 사용하는 염료가 대상 종에 미치는 영향을 테스트하는 것이 중요합니다. 일부 염료는 독성이 있을 수 있으며, 일부 색상은 짝짓기 성공률에 직접적인 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 일부 종에서는 빨간색 식용 색소를 선호할 수 있습니다.

본 연구에서는 경쟁 교미 시험에서 초파리를 구분하기 위해 이 염색 기법을 사용하였습니다. 하지만 이 방법은 공격성, 영역 방어, 먹이 선호 활동 또는 사회적 행동을 평가하는 분석과 같이 초파리를 개별적으로 식별해야 하는 다양한 다른 실험에도 활용될 수 있습니다.