Name: Kleine Fische, große Fragen: Eine Sammlung moderner Techniken für die mexikanische Tetra-Forschung (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-02-24T00:00:00.000+00:00
Duration: 2 s
Description: Entdecken Sie moderne Techniken zur Erforschung von Astyanax mexicanus, einschließlich Genmanipulation, Verhaltensanalyse und Neuromast-Bildgebung. Diese standardisierten Protokolle unterstützen Studien zur Entwicklungsbiologie und Verhaltensneurowissenschaft.

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Die Autoren danken für die Finanzierung durch die National Institutes of Health (NH089934, DK108495). F. Leal und A. Powers werden für die Bearbeitung gedankt.

<ol><li>Mitchell, R. W., Russel, W. H., Elliot, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mexican+eyeless+characin+fishes%2C+Genus+Astyanax%3A+Environment%2C+Distribution%2C+and+Evolution%5BTitle%5D)+AND+%22Special+Publications%2C+the+Museum+Texas+Tech+University%22%5BJournal%5D)">Mexican eyeless characin fishes, Genus Astyanax: Environment, Distribution, and Evolution.</a> Special Publications, the Museum Texas Tech University. 12, (1977).</li>
<li>Elliott, W. R. Cave Exploration and Mapping in the Sierra de El Abra Region. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aElliott%2C+WR+%22Biology+and+Evolution+of+the+Mexican+Cavefish%22">Biology and Evolution of the Mexican Cavefish</a>. , 9-40 (2015).</li>
<li>Herman, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+gene+flow+in+rapid+and+repeated+evolution+of+cave-related+traits+in+Mexican+tetra%2C+Astyanax+mexicanus%5BTitle%5D)+AND+%22Molecular+Ecology%22%5BJournal%5D)">The role of gene flow in rapid and repeated evolution of cave-related traits in Mexican tetra, Astyanax mexicanus.</a> Molecular Ecology. 27, 4397-4416 (2018).</li>
<li>Rohner, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cryptic+variation+in+morphological+evolution%3A+HSP90+as+a+capacitor+for+loss+of+eyes+in+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Science+%2880%29%22%5BJournal%5D)">Cryptic variation in morphological evolution: HSP90 as a capacitor for loss of eyes in cavefish.</a> Science (80). 342, 1372-1375 (2013).</li>
<li>McGaugh, S. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+cavefish+genome+reveals+candidate+genes+for+eye+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">The cavefish genome reveals candidate genes for eye loss.</a> Nature Communications. 5, (2014).</li>
<li>Lyon, A., Powers, A. K., Gross, J. B., O'Quin, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+-+Three+loci+control+scleral+ossicle+formation+via+epistasis+in+the+cavefish+astyanax+mexicanus%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Two - Three loci control scleral ossicle formation via epistasis in the cavefish astyanax mexicanus.</a> PLoS One. 12, (2017).</li>
<li>Atukorala, A. D. S., Franz-Odendaal, T. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+linkage+between+altered+tooth+and+eye+development+in+lens-ablated+Astyanax+mexicanus%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Genetic linkage between altered tooth and eye development in lens-ablated Astyanax mexicanus.</a> Developmental Biology. , (2018).</li>
<li>Gore, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+epigenetic+mechanism+for+cavefish+eye+degeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Ecology+%26+Evolution%22%5BJournal%5D)">An epigenetic mechanism for cavefish eye degeneration.</a> Nature Ecology & Evolution. 2, 1155-1160 (2018).</li>
<li>Sumner-Rooney, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+kingdom+of+the+blind%3A+disentangling+fundamental+drivers+in+the+evolution+of+eye+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Integrative+and+Comparative+Biology%22%5BJournal%5D)">The kingdom of the blind: disentangling fundamental drivers in the evolution of eye loss.</a> Integrative and Comparative Biology. , (2018).</li>
<li>Protas, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genetic+analysis+of+cavefish+reveals+molecular+convergence+in+the+evolution+of+albinism%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Genetics%22%5BJournal%5D)">Genetic analysis of cavefish reveals molecular convergence in the evolution of albinism.</a> Nature Genetics. 38, 107-111 (2006).</li>
<li>Protas, M., Conrad, M., Gross, J. B., Tabin, C., Borowsky, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regressive+Evolution+in+the+Mexican+Cave+Tetra%2C+Astyanax+mexicanus%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Regressive Evolution in the Mexican Cave Tetra, Astyanax mexicanus.</a> Current Biology. 17, 452-454 (2007).</li>
<li>Protas, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multi-trait+evolution+in+a+cave+fish%2C+Astyanax+mexicanus%5BTitle%5D)+AND+%22Evolution+%26+Development%22%5BJournal%5D)">Multi-trait evolution in a cave fish, Astyanax mexicanus.</a> Evolution & Development. 10, 196-209 (2008).</li>
<li>Stahl, B. A., Gross, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alterations+in+Mc1r+gene+expression+are+associated+with+regressive+pigmentation+in+Astyanax+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Development+Genes+and+Evolution%22%5BJournal%5D)">Alterations in Mc1r gene expression are associated with regressive pigmentation in Astyanax cavefish.</a> Development Genes and Evolution. 225, 367-375 (2015).</li>
<li>McCauley, D. W., Hixon, E., Jeffery, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+pigment+cell+regression+in+the+cavefish+Astyanax%3A+A+late+step+in+melanogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Evolution+%26+Development%22%5BJournal%5D)">Evolution of pigment cell regression in the cavefish Astyanax: A late step in melanogenesis.</a> Evolution & Development. 6, 209-218 (2004).</li>
<li>Duboué, E. R., Keene, A. C., Borowsky, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolutionary+convergence+on+sleep+loss+in+cavefish+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Evolutionary convergence on sleep loss in cavefish populations.</a> Current Biology. 21, 671-676 (2011).</li>
<li>Yoshizawa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Distinct+genetic+architecture+underlies+the+emergence+of+sleep+loss+and+prey-seeking+behavior+in+the+Mexican+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Biology%22%5BJournal%5D)">Distinct genetic architecture underlies the emergence of sleep loss and prey-seeking behavior in the Mexican cavefish.</a> BMC Biology. 13, 15(2015).</li>
<li>Jaggard, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+lateral+line+confers+evolutionarily+derived+sleep+loss+in+the+Mexican+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">The lateral line confers evolutionarily derived sleep loss in the Mexican cavefish.</a> Journal of Experimental Biology. 220, 284-293 (2017).</li>
<li>Jaggard, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hypocretin+underlies+the+evolution+of+sleep+loss+in+the+Mexican+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Hypocretin underlies the evolution of sleep loss in the Mexican cavefish.</a> Elife. 7, (2018).</li>
<li>Duboué, E. R., Borowsky, R. L., Keene, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%CE%B2-adrenergic+signaling+regulates+evolutionarily+derived+sleep+loss+in+the+mexican+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Brain%2C+Behavior+and+Evolution%22%5BJournal%5D)">β-adrenergic signaling regulates evolutionarily derived sleep loss in the mexican cavefish.</a> Brain, Behavior and Evolution. 80, 233-243 (2012).</li>
<li>Aspiras, A. C., Rohner, N., Martineau, B., Borowsky, R. L., Tabin, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Melanocortin+4+receptor+mutations+contribute+to+the+adaptation+of+cavefish+to+nutrient-poor+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Melanocortin 4 receptor mutations contribute to the adaptation of cavefish to nutrient-poor conditions.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 112, 9668-9673 (2015).</li>
<li>Riddle, M. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insulin+resistance+in+cavefish+as+an+adaptation+to+a+nutrient-limited+environment%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Insulin resistance in cavefish as an adaptation to a nutrient-limited environment.</a> Nature. 555, 647-651 (2018).</li>
<li>Xiong, S., Krishnan, J., Peuß, R., Rohner, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+adipogenesis+contributes+to+excess+fat+accumulation+in+cave+populations+of+Astyanax+mexicanus%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Early adipogenesis contributes to excess fat accumulation in cave populations of Astyanax mexicanus.</a> Developmental Biology. , (2018).</li>
<li>Yoshizawa, M., Gorički, Š, Soares, D., Jeffery, W. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+a+behavioral+shift+mediated+by+superficial+neuromasts+helps+cavefish+find+food+in+darkness%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Evolution of a behavioral shift mediated by superficial neuromasts helps cavefish find food in darkness.</a> Current Biology. 20, 1631-1636 (2010).</li>
<li>Franz-Odendaal, T. A., Hall, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modularity+and+sense+organs+in+the+blind+cavefish%2C+Astyanax+mexicanus%5BTitle%5D)+AND+%22Evolution+and+Development%22%5BJournal%5D)">Modularity and sense organs in the blind cavefish, Astyanax mexicanus.</a> Evolution and Development. 8, 94-100 (2006).</li>
<li>Hinaux, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sensory+evolution+in+blind+cavefish+is+driven+by+early+embryonic+events+during+gastrulation+and+neurulation%5BTitle%5D)+AND+%22Development%22%5BJournal%5D)">Sensory evolution in blind cavefish is driven by early embryonic events during gastrulation and neurulation.</a> Development. 143, 4521-4532 (2016).</li>
<li>Blin, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Developmental+evolution+and+developmental+plasticity+of+the+olfactory+epithelium+and+olfactory+skills+in+Mexican+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Developmental evolution and developmental plasticity of the olfactory epithelium and olfactory skills in Mexican cavefish.</a> Developmental Biology. , (2018).</li>
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<li>Powers, A. K., Boggs, T. E., Gross, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Canal+neuromast+position+prefigures+developmental+patterning+of+the+suborbital+bone+series+in+Astyanax+cave-+and+surface-dwelling+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Canal neuromast position prefigures developmental patterning of the suborbital bone series in Astyanax cave- and surface-dwelling fish.</a> Developmental Biology. 441, 252-261 (2018).</li>
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<li>Yoshizawa, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+evolution+of+a+series+of+behavioral+traits+is+associated+with+autism-risk+genes+in+cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22BMC+Evolutionary+Biology%22%5BJournal%5D)">The evolution of a series of behavioral traits is associated with autism-risk genes in cavefish.</a> BMC Evolutionary Biology. 18, 89(2018).</li>
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<li>Luc, H., Sears, C., Raczka, A., Gross, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wholemount+In+Situ+Hybridization+for+Astyanax+Embryos%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Wholemount In Situ Hybridization for Astyanax Embryos.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2019).</li>
<li>Riddle, M., Martineau, B., Peavey, M., Tabin, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Raising+the+Mexican+Tetra+Astyanax+mexicanus+for+Analysis+of+Post-larval+Phenotypes+and+Whole-mount+Immunohistochemistry%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Raising the Mexican Tetra Astyanax mexicanus for Analysis of Post-larval Phenotypes and Whole-mount Immunohistochemistry.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2018).</li>
<li>Stahl, B. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Manipulation+of+Gene+Function+in+Mexican+Cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Manipulation of Gene Function in Mexican Cavefish.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2019).</li>
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<li>Frøland Steindal, I. A., Beale, A. D., Yamamoto, Y., Whitmore, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+the+Astyanax+mexicanus+circadian+clock+and+non-visual+light+responses%5BTitle%5D)+AND+%22Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Development of the Astyanax mexicanus circadian clock and non-visual light responses.</a> Developmental Biology. , (2018).</li>
<li>Carlson, B. M., Gross, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+and+comparison+of+activity+profiles+exhibited+by+the+cave+and+surface+morphotypes+of+the+blind+Mexican+tetra%2C+Astyanax+mexicanus%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+Biochemistry+and+Physiology+Part+C%3A+Toxicology+%26+Pharmacology%22%5BJournal%5D)">Characterization and comparison of activity profiles exhibited by the cave and surface morphotypes of the blind Mexican tetra, Astyanax mexicanus.</a> Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology. 208, 114-129 (2018).</li>
<li>Jaggard, J. B., Lloyd, E., Lopatto, A., Duboue, E. R., Keene, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automated+Measurements+of+Sleep+and+Locomotor+Activity+in+Mexican+Cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Automated Measurements of Sleep and Locomotor Activity in Mexican Cavefish.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2019).</li>
<li>Kowalko, J. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convergence+in+feeding+posture+occurs+through+different+genetic+loci+in+independently+evolved+cave+populations+of+Astyanax+mexicanus%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Convergence in feeding posture occurs through different genetic loci in independently evolved cave populations of Astyanax mexicanus.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110, 16933-16938 (2013).</li>
<li>Worsham, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+Tracking+and+Neuromast+Imaging+of+Mexican+Cavefish%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Behavioral Tracking and Neuromast Imaging of Mexican Cavefish.</a> Journal of Visualized Experiments. , (2019).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

Trotz unseres langjährigen Interesses an den Ursprüngen der tierischen Vielfalt haben wir nur ein begrenztes Verständnis der genetischen Veränderungen, die der Evolution von Morphologie, Physiologie und Verhalten zugrunde liegen. Der mexikanische Salmler, Astyanax mexicanus, hat sich als leistungsfähiges Modell herausgestellt, um unser Verständnis der Evolution von Merkmalen zu verbessern. Diese Fischart existiert in zwei Morphotypen, einem augenbewohnenden Flussmorph (Oberflächenfisch), der in Flüssen in Mexiko und Südtexas reichlich vorkommt, und augenlosen, höhlenbewohnenden Morphen (Höhlenfischen), die in den ewig dunklen Kalksteinhöhlen in der Sierra del Abra im Nordosten Mexikos gedeihen1. Es sind 29 Höhlenpopulationen bekannt, die aus mindestens zwei unabhängigen Oberflächenfischinvasionen hervorgegangen sind 2,3. Die Höhlen- und Flussmorphen sind interfertil geblieben und lassen sich leicht im Labor züchten, was es den Forschern ermöglicht, die Merkmale, die sich als Reaktion auf den einzigartigen Selektionsdruck in der Höhle entwickeln, genetisch zu kartieren. Zum Beispiel hat die Abwesenheit von Licht zu einer Regression der Augen 4,5,6,7,8,9, des Pigments 10,11,12,13,14 und des Schlafs 15,16,17,18,19 geführt; Die Nährstoffbeschränkung wurde für übermäßiges Essen20, Gewichtszunahme21 und Fettspeicherung22 ausgewählt; Und das Navigieren im Dunkeln hat die Fähigkeit erhöht, die Umgebung wahrzunehmen 23,24,25,26,27,28. Eine wachsende Zahl von Forschern nutzt diesen Fisch, um die genetischen Grundlagen der Evolution zu erforschen. Da einige Merkmale, die bei Höhlenfischen anpassungsfähig sind, beim Menschen nachteilig sind, ist der Höhlenfisch auch für die biomedizinische Forschung attraktiv geworden 21,29,30,31. Mit dem Ziel, die Reproduzierbarkeit zu fördern und eine Plattform für neue Forscher zu bieten, bietet diese JoVE Methods Collection Techniken für die Haltung, die Messung von Merkmalen und die Untersuchung der Genaktivität.
Als Ausgangspunkt dient das von Peuß et al. demonstrierte Verfahren der In-vitro-Fertilisation. 32 dient mehreren Zwecken, da es eine Methode zur Gewinnung von 1) Höhlen-/Oberflächenhybriden bietet, die möglicherweise schwer zu züchten sind, 2) Embryonen im Einzelzellstadium für Mikroinjektionen und 3) Proben für die Analyse embryonaler Phänotypen. A. mexicanus laichen in der Regel nachts. Peuß et al. Beschreiben Sie ein System zur Veränderung des Hell-Dunkel-Zyklus und zur Gewinnung von Fischen, die während der normalen Arbeitszeiten für die Gametenentnahme vorbereitet sind. Ihre visuelle Demonstration der Gametensammlung ist besonders hilfreich, da dieser Schritt eine sorgfältige Technik erfordert. Ihr Artikel ist für eine Reihe von nachgelagerten Anwendungen unerlässlich, einschließlich des Vergleichs von Genexpressionsmustern während der Embryogenese.
Luc et al. 33 bieten ein robustes In-situ-Hybridisierungsprotokoll, das für die Visualisierung der Genexpression in A. mexicanus-Embryonen optimiert ist. Sie vereinfachen dieses mehrtägige Verfahren mithilfe einer Checkliste (die als ergänzende Datei bereitgestellt wird) und geben Richtlinien für die Fehlerbehebung weiter. Ergänzend zu dieser Methode haben Riddle et al. 34 zeigen, wie die Genexpression und Proteinlokalisation in geschlüpften Fischen mit Hilfe der Immunhistochemie untersucht werden kann. Um aussagekräftige Vergleiche zwischen den Morphotypen nach dem Schlüpfen und dem Beginn der Fütterung anstellen zu können, ist es notwendig, die Wachstumsbedingungen zu kontrollieren. Sie zeigen, wie man adulte Tiere durch natürliches Laichen züchtet und Larven in festen Dichten auf einer Rädertierchendiät aufzieht, die im Vergleich zu anderen Nahrungsquellen erhebliche Vorteile in Bezug auf Nährstoffgehalt und Kosten hat. Ihr Immunfärbeprotokoll erkennt erfolgreich Antigene im Gehirn, im Darm und in der Bauchspeicheldrüse bis zu 12 Tage nach dem Schlüpfen, so dass späte Stadien der Organentwicklung und -funktion abgefragt werden können. Wichtig ist, dass sie eine Liste von Antikörpern enthalten, die erfolgreich in A. mexicanus eingesetzt wurden. Die kombinierten Methoden von Luc et al. und Riddle et al. sind nützlich, um die Auswirkungen der genetischen Manipulation zu analysieren.
In dieser Methodensammlung haben Stahl et al. 35 beschreiben mehrere Möglichkeiten zur Manipulation der Genfunktion in A. mexicanus , darunter: Morpholino-Mikroinjektion, CRISPR-Cas9-vermittelte Mutagenese und Tol2-vermittelte Transgenese. Neben der Demonstration der Pico-Injektion und des Screenings von injizierten Embryonen bieten sie hilfreiche Richtlinien für das Design von Morpholinos, Guide-RNAs und Transgenen. Sie teilen Ergebnisse, die jede dieser Techniken validieren. Zum Beispiel reduziert die gezielte Einnahme von Hypocretin/Orexin (HCRT) mit einem spleißblockierenden Morpholino die Bewegungsaktivität und erhöht den Schlaf bei Höhlenfischen; Die Editierung von OCA2 (dem ursächlichen Locus für Höhlenfisch-Albinismus) in Oberflächenfischen mit CRISPR/Cas9 führt zu Albino-Oberflächenfischen; und das Einfügen eines genetisch kodierten Kalziumindikators, der von einem panneuronalen Zebrafisch-Promotor unter Verwendung der Tol2-Transgenese gesteuert wird, erreicht eine nahezu ubiquitäre neuronale Expression im mexikanischen Salmler. Sie weisen darauf hin, dass viele der im Zebrafisch entwickelten genetischen Werkzeuge aufgrund ihrer ähnlichen Genome direkt auf Höhlenfische übertragen werden können. Ihr Artikel ist eine wesentliche Ressource für Forscher, die funktionelle Studien an A. mexicanus durchführen, und ergänzt die zusätzlichen Artikel, die sich auf die Messung von Phänotypen, einschließlich des Verhaltens, konzentrieren.
Höhlenfische haben den Schlaf drastisch reduziert und den zirkadianen Rhythmus verändert 36,37,38. Dies stellt eine aufregende Gelegenheit dar, den Beitrag von Genetik und Umwelt zur Variation des Schlafes bei einem Wirbeltier zu untersuchen. Jaggard et al. 39 zeigen, wie man aus kostengünstigen Materialien ein System aufbaut, mit dem der Schlaf in verschiedenen Lebensphasen und unter verschiedenen Kontexten aufgezeichnet werden kann. Darüber hinaus beschreiben sie, wie das Fischtracking in diesem Setup automatisiert werden kann und quantitative Messungen für Schlaf und Fortbewegung erhalten werden können. Ihre Technik ist sowohl für Hochdurchsatz-Wirkstoff- und genetische Screenings als auch für traditionelle genetische Kartierungsstudien anwendbar.
Zusätzlich zu ihrem verminderten Schlaf haben Höhlenfische Unterschiede in den Bewegungsaktivitäten entwickelt, die mit der Nahrungssuche verbunden sind, einschließlich eines veränderten Fresswinkels und einer veränderten Vibrationsanziehung 16,30,40. Um zu verstehen, wie sich diese Aktivitäten entwickelt haben, ist die Verknüpfung mit Entwicklungsveränderungen. Worsham et al. 41 stellen Methoden vor, um Verhaltensweisen aufzuzeichnen und mit Veränderungen der Neuromasten zu korrelieren; Externe mechanosensorische Strukturen, die auf Wasserströmungen reagieren. Sie zeigen zunächst, wie man Kammern erstellt, um die Schwingungsanziehung und den Schlaf aufzuzeichnen, und liefern eine detaillierte Beschreibung, wie das Verhalten mit freier Software und anpassbaren Skripten quantifiziert werden kann. Als nächstes demonstrieren sie, wie man Neuromasten in lebenden erwachsenen Fischen mit Hilfe einer fluoreszierenden mitochondrialen Färbung sichtbar machen kann und wie man mit freier Software die Anzahl der Neuromasten halbautomatisiert quantifizieren kann. Die Schwingungsanziehung und die Anzahl der Neuromasten sind korreliert23; Ihre Methode bietet ein Schritt-für-Schritt-Protokoll, um diese Beziehung zu hinterfragen. Die Methoden von Jaggard und Worsham können verwendet werden, um zusätzliche Verhaltensweisen aufzudecken und können auch auf andere Fischarten angewendet werden. Diese Methoden liefern quantitative und konsistente Ergebnisse, die für die Entdeckung der genetischen Grundlagen der Verhaltensevolution unerlässlich sind.
Moderne Techniken zur Messung und Manipulation der Genfunktion haben die Evolutionsforschung von vergleichend zu mechanistisch gemacht. Zusammengenommen dienen die Artikel in dieser Methodensammlung als Leitfaden für Untersuchungen der Genfunktion bei A. mexicanus. Während Forscher faszinierende Unterschiede in Morphologie, Physiologie und Verhalten zwischen Oberflächen- und Höhlenmorphen entdeckt haben, gibt es viele Merkmale, die noch im Detail erforscht werden müssen und wahrscheinlich noch mehr zu entdecken sind. Je mehr Arbeit geleistet wird, desto mehr wird dieser kleine Fisch einen großen Einfluss auf unser Verständnis der Evolution haben.

kleine fische, große fragen: eine sammlung moderner techniken für die mexikanische tetra-forschung

Little Fish, Big Questions: A Collection of Modern Techniques for Mexican Tetra Research

Diskutierte Artikel:
Stahl, B. A. et al. Manipulation der Genfunktion bei mexikanischen Höhlenfischen. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (146) (2019).
Peuß, R. et al. Gametensammlung und In-vitro-Fertilisation von Astyanax mexicanus. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (147) (2019).
Worsham, M. et al. Verhaltensverfolgung und Neuromast-Bildgebung von mexikanischen Höhlenfischen. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (147) (2019).
Jaggard, J.B., Lloyd, E., Lopatto, A., Duboue, E.R., Keene, A.C. Automatisierte Messungen von Schlaf und Bewegungsaktivität bei mexikanischen Höhlenfischen. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (145) (2019).
Luc, H., Sears, C., Raczka, A., Gross, J.B. Wholemount In Situ Hybridisierung für Astyanax Embryonen. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (145) (2019).
Riddle, M., Martineau, B., Peavey, M., Tabin, C. Aufzucht des mexikanischen Tetra Astyanax mexicanus für die Analyse von Phänotypen nach der Larve und die Immunhistochemie des gesamten Reittiers. Zeitschrift für visualisierte Experimente. (142) (2018).

Kleine Fische, große Fragen: Eine Sammlung moderner Techniken für die mexikanische Tetra-Forschung

Articles Discussed:
Stahl, B. A. et al. Manipulation of Gene Function in Mexican Cavefish. Journal of Visualized Experiments. (146) (2019).
Peu&#223;, R. ...

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Entdecken Sie moderne Techniken zur Erforschung von Astyanax mexicanus, einschließlich Genmanipulation, Verhaltensanalyse und Neuromast-Bildgebung. Diese standardisierten Protokolle unterstützen Studien zur Entwicklungsbiologie und Verhaltensneurowissenschaft.

Kleine Fische, große Fragen: Eine Sammlung moderner Techniken für die mexikanische Tetra-Forschung

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