El estudio describe un nuevo método para observar la preferencia de temperatura en mosquitos. En este método, los mosquitos se liberan en un tubo que está conectado a dos incubadoras con temperaturas controlables independientemente. De esta manera, a los mosquitos se les permite elegir libremente entre dos temperaturas sin interrumpir sus comportamientos naturales y el mecanismo de expresar esta elección (por ejemplo, volar).
Nuestro primer experimento representativo utilizó la temperatura óptima del mosquito de 27 °C en ambas cámaras. Durante las repeticiones de este experimento, se observó que los mosquitos volaban libremente entre ambas jaulas durante los 30 minutos completos, y en todas las réplicas, había números casi iguales en cada una de las dos cámaras. Esto confirmó la intención experimental de permitir a los mosquitos la capacidad de elegir libremente entre jaulas mientras exhiben sus comportamientos naturales (volar). Por el contrario, el segundo experimento representativo utilizó la atractiva temperatura óptima de 27 °C en una cámara y una temperatura subóptima y, por lo tanto, repelente de 30 °C en la segunda cámara. Como era de esperar, los mosquitos seleccionaron consistentemente la cámara de temperatura óptima en alta importancia, incluso cuando cambiamos las incubadoras para evitar sesgos.
También probamos la configuración de un insecto diferente, D. melanogaster (moscas de la fruta), que representa otro organismo modelo ectotérmico. Una cámara se ajustó a la temperatura óptima de D. melanogaster, 25 °C, y la otra se ajustó a 3 °C más alta, 28 °C. Al igual que los mosquitos, las moscas de la fruta también favorecieron su temperatura óptima y evitaron la cámara más cálida. Esto demuestra que el protocolo es adecuado para una variedad de ectotermos.
Descripción de los pasos críticos en el protocolo
El principal paso crítico en el protocolo es el manejo de insectos, ya que genera la posibilidad de que los insectos escapen. Esto se puede prevenir determinando que no hay agujeros lo suficientemente grandes como para escapar en las jaulas utilizadas, que las bandas de goma / bridas utilizadas para asegurar los manguitos de malla al puente están apretadas y que la cubierta para el orificio de inserción de insectos en el puente está firmemente unida y sellada.
También es crucial asegurarse de que los insectos no escapen antes o después del experimento, particularmente cuando los insectos son necesarios para la experimentación aguas abajo o puntos de tiempo posteriores para varias opciones de temperatura. Esto se puede hacer anestesiando a los insectos antes de colocarlos en el puente acrílico (usando hielo para Drosophila y CO 2 para mosquitos) y liberando CO2 en el puente para derribar a los insectos después de los experimentos, antes de calcular. El uso deCO2 es ideal para los mosquitos, ya que no afectará los resultados de comportamiento21. En las moscas, la exposición al CO2 puede alterar su comportamiento de vuelo23, por lo que se recomienda el uso de hielo22.
El conteo de insectos también es un paso crítico, para garantizar que el número de insectos sea igual antes y después del experimento para obtener resultados precisos. Para ello, recomendamos el uso de una pluma deCO2 una vez finalizado el experimento para derribar los insectos que se encuentran en el puente. Esto ayudará a mover los insectos a ambos lados de la cámara, reduciendo así el número de escapados. También destacamos en el protocolo que los insectos pueden ser atrapados en las mangas de las jaulas durante la separación de la jaula; Por lo tanto, asegúrese de que estos se revisen minuciosamente durante el conteo.
Posibles modificaciones y solución de problemas de la técnica
La principal dificultad con esta técnica es la malla flexible de las mangas de la jaula que resulta en huecos o escondites y, por lo tanto, escape o trampa de insectos. Hay algunas modificaciones potenciales, si es necesario, para mejorar la técnica. Sugerimos usar dos o más bandas de goma para garantizar que el puente esté asegurado correctamente entre las cámaras sin dejar ningún espacio potencial para los insectos (la malla suelta crea un espacio oculto para los insectos). También aconsejamos especial cuidado tirar de la manga de malla tensa, como se describe en el paso 2.6, al montar el aparato.
Las incubadoras de factor de forma pequeño generalmente se calientan solo (es decir, no tienen enfriamiento activo), como fue el caso de las incubadoras utilizadas aquí. En consecuencia, el uso de temperaturas alrededor o por debajo de la temperatura ambiente requerirá que el experimento se realice en una habitación fría para garantizar que las temperaturas establecidas para las incubadoras sean tan bajas como se desee.
Además, esta configuración también se puede utilizar para BSL 3, donde se necesita un gabinete de bioseguridad de clase tres (guantera). En este caso, la guantera debe ser lo suficientemente grande como para caber en todo el aparato. El experimento descrito en este protocolo es ideal para experimentos en una guantera porque todo lo requerido estará contenido dentro de la guantera y, lo que es más importante, la posibilidad de que los insectos escapen es mínima.
Finalmente, hay suficiente espacio en las incubadoras para agregar luz externa o una fuente de humedad sin afectar a los insectos en las jaulas. Dependiendo de la especie de insecto o del diseño experimental, una lámpara LED con 1 cm de espesor se puede colocar fácilmente en la parte superior de la jaula dentro de una o ambas incubadoras. Proporcionar luz a ambos y ofrecer una opción de temperatura puede ser un protocolo más realista para algunos diseños experimentales fotosensibles, o solo proporcionar luz (o humedad) a una cámara es una posible modificación del protocolo para evaluar la elección de luz / humedad.
Ventajas de esta técnica en el contexto de los ensayos de preferencia de temperatura de doble elección
El método descrito aquí presenta una alternativa al método tradicional de gradiente de temperatura descrito en estudios previos10,13,14,16. En la mayoría de estos estudios, se utiliza un gran bloque horizontal de aluminio con un gradiente térmico, mientras que el mecanismo de generación de este gradiente varía, incluidos bloques de calefacción / refrigeración, baños de agua, etc. En estos casos, el gradiente de temperatura se produce en la superficie del bloque de aluminio (en lugar de la temperatura del aire en una jaula). En consecuencia, la mayoría (pero no todas) las técnicas alternativas restringen la capacidad de vuelo de los insectos más que este protocolo. Aquí, los insectos pueden volar con relativa libertad entre jaulas, lo que permite una expresión más realista de los comportamientos naturales en la elección. Incluso sería posible ampliar este aparato experimental utilizando jaulas e incubadoras más grandes, por ejemplo, para insectos más grandes.
Además de la ventaja del comportamiento natural, también demostramos una uniformidad de temperatura muy alta dentro de las dos cámaras, lo que permite una puntuación simple y una selección clara de dos cámaras de temperatura individuales grandes. El uso de un diseño binario de cámara grande como este puede reducir el ruido en los datos, donde, por ejemplo, en un aparato de gradiente, cualquier movimiento incidental de los insectos alterará la posición en el gradiente y, por lo tanto, su preferencia de temperatura percibida.
La técnica descrita aquí también es muy simple y de bajo costo. Esta técnica no necesita aparatos adicionales para ajustar las temperaturas (es decir, un baño de agua10 y / o una placa caliente 11,12,13,14,15), ningún equipo especializado además de un tubo de acrílico cortado y agujeros perforados, y ninguna cámara 18,19 o software sofisticado 19 para el análisis. Tales componentes utilizados en otras técnicas pueden ser costosos y / o requieren una experiencia y pruebas significativas para comenzar los experimentos.
Esta técnica también se puede replicar con diferentes dispositivos que utilizan baterías si no hay una fuente de alimentación externa, lo que hace que el sistema sea ideal para realizar experimentos en el campo. Además, el mismo aparato podría modificarse ligeramente para estudiar otras situaciones de preferencia de elección binaria, como luz versus oscuridad, humedad alta / baja, etc., ya sea en el laboratorio o en el campo.
El aparato de tamaño completo en el protocolo es significativamente más pequeño que las configuraciones de gradiente de temperatura, lo que permite un ajuste más fácil dentro de una guantera BSL 3 como se describió anteriormente. Además, los insectos son más fáciles de contener, ya que pueden ser derribados conCO2 al final del experimento, y las jaulas se pueden volver a sellar rápidamente después de la separación del puente. Estas ventajas de contención son ideales para el trabajo BSL 3.
Sin embargo, reconocemos que nuestro aparato solo permite una decisión binaria en lugar de una elección libre a lo largo de un gradiente, que, dependiendo de la aplicación, puede requerir recorridos adicionales para identificar las temperaturas óptimas.