Una guía Visual para el estudio de las defensas contra comportamiento patógeno ataca en hormigas cortadoras

Un protocolo visualizado proporciona un marco de referencia para una investigación más amplia sobre defensas y hormigas que crecen hongos. La principal ventaja de este enfoque es que ayudará a los investigadores a reconocer comportamientos defensivos clave para asegurar un entendimiento común para el trabajo futuro. Es probable que una referencia para la investigación en hormigas que cultivan hongos sea particularmente útil para los jóvenes investigadores que no están familiarizados con estos comportamientos.

Un número de estos comportamientos son poco frecuentes, por lo que los investigadores experimentados nunca pueden haberlos observado. Esta guía facilitará las comparaciones entre estudios y especies de hormigas ilustrando comportamientos defensivos clave junto con definiciones consistentes. Además, la comprensión de los comportamientos en condiciones controladas ayudará a los estudios en hábitats naturales, donde las condiciones son difíciles de controlar.

Para empezar, aislar las cepas de Escovopsis de las colonias de laboratorio de Echinatior Acromyrmex, colocando fragmentos de jardín de hongos, con hormigas removidas, en un plato de Petri con lana de algodón húmeda durante varios días, hasta que Escovopsis germina y esporula. Transfiera las esporas a las placas de agar de dextrosa de patata, e incubar a aproximadamente 23 grados centígrados durante dos semanas. Con una aguja estéril, retire las esporas maduras de las placas.

Luego, inocular las esporas en nuevas placas en condiciones estériles, e incubarlas a aproximadamente 23 grados centígrados durante dos semanas. Cuando las hifas hayan crecido para cubrir toda la placa y en esporas marrones maduras, inocular las esporas en nuevas placas en condiciones estériles. Usando tres colonias originales de A.Echinatior, obtenga un total de 36 sub-colonias con 12 sub-colonias de cada colonia matriz.

Cuatro horas antes de la introducción de la hormiga, agregue una pieza del tamaño de una cucharadita del jardín de hongos de la colonia original, algunas hojas de zarza y un pedazo de lana de algodón empapada en agua a la caja. Para las sub colonias que deben ser infectadas, llene un bucle de inoculación con esporas de Escovopsis. Luego, inocular las esporas tocando suavemente una pequeña parte del jardín de hongos de 10 a 20 veces.

Para las sub colonias de control, imitar la aplicación de esporas de Escovopsis tocando el jardín de hongos con un bucle de inoculación estéril de 10 a 20 veces. Para las observaciones post-infección de 72 horas, deje la mitad de las sub colonias intactas durante 72 horas después de la introducción de Escovopsis. Para las observaciones posteriores a la infección de la hora cero, agregue inmediatamente dos crías, cuatro trabajadores menores y cuatro trabajadores principales de la colonia matriz a cada caja 30 minutos antes del registro.

A continuación, agregue la misma mezcla de trabajadores a las observaciones post-infección de 72 horas 30 minutos antes de la grabación. Realice la grabación de vídeo durante cuatro horas para cada sub colonia. Después de registrar todas las 36 sub colonias, revise el metraje y puntúe los comportamientos de interés para cada individuo en cada sub colonia.

Los siguientes clips proporcionan una descripción de los comportamientos distintos clave que se observarán durante las observaciones. Mientras revisas el video, observa si una hormiga detiene el movimiento de las piernas para iniciar el auto-grooming. Compruebe que las antenas pasen a través de los limpiadores de antena en las patas delanteras.

Entonces, la hormiga debe limpiar sus patas y limpiadores de antena con sus partes de la boca. Además, observe si una hormiga detiene cualquier movimiento de pierna en un punto fijo en el jardín de hongos. Observe si las antenas están estacionarias y paralelas, apuntando hacia el hongo y casi tocándose unas a otras cerca de la punta de las mandíbulas.

Entonces, el glossa debe emerger para lamer el hongo. Una o más hormigas también pueden acicalarse entre sí. Durante este comportamiento, las hormigas detienen todo movimiento y se mantienen unidas, manteniendo el contacto físico.

A continuación, la hormiga de aseo debe apuntar sus antenas hacia la hormiga receptora y tocar ligeramente el receptor. Tenga en cuenta que las partes superior e inferior de la boca de los individuos de aseo están abiertas con el glossa emergiendo para lamer la hormiga receptora. Observe cuándo la hormiga detiene el movimiento para iniciar el acicalamiento de la glándula metapleural.

La hormiga debe inclinarse hacia un lado y alcanzar una de sus patas delanteras hacia atrás para frotar la abertura de la glándula, mientras lame la otra pierna delantera con la brillo. Luego, la hormiga repetirá el comportamiento con las patas opuestas. Cuando una hormiga detiene los movimientos de las piernas en un punto fijo en el jardín del hongo, tenga en cuenta que las antenas son inmóviles y paralelas, apuntando hacia un punto fijo del jardín de hongos.

Luego, la hormiga agarrará esporas visibles de Escovopsis y las llevará fuera del nido. Una hormiga también puede detener los movimientos de las piernas en un punto fijo del hongo, apuntar sus antenas libremente hacia un pedazo de hongo y tocar la pieza de hongos con sus antenas. Después de esto, la hormiga separará el trozo de hongo del resto del cultivo de hongos.

Otro comportamiento potencial se puede observar cuando una hormiga detiene los movimientos de las piernas en un punto fijo en el jardín de hongos. La hormiga doblará su gaster y se dirigirá hacia el otro para aplicar una gota de líquido fecal en sus partes de la boca. Una a la vez, la hormiga tirará de sus patas delanteras a través de las mandíbulas, y la antena a través de los limpiadores de antena.

El objetivo principal de este estudio fue crear un catálogo de clips cortos que ilustran los comportamientos de defensa de la enfermedad en las hormigas cortadoras de hojas. Los comportamientos descritos en el protocolo se puntuaron en un escenario de infección experimental. En las colonias de control, los trabajadores menores de edad prepararon el cultivo del jardín más que los trabajadores principales.

En las colonias infectadas, había una tendencia no significativa a aumentar el acicalamiento de hongos en relación con las colonias de control. Un aumento no significativo en el aseo de fecal se asoció con la infección, pero no se detectó ninguna diferencia entre los trabajadores menores y los principales. La deserción de la espora y el deserción de hongos fueron de baja frecuencia, sin que se observara ninguna diferencia significativa entre las colonias infectadas y los controles.

Una tendencia a que el hongo aumente con el tiempo ya que se observa la infección. Pocas de las colonias infectadas con infecciones en estadio temprano tenían esporas visibles restantes después del período de observación de cuatro horas. Curiosamente, en condiciones de infección en etapa posterior, las hormigas no eran capaces de eliminar completamente las esporas en ninguna de las colonias.

Los resultados de este experimento son, por lo tanto, un ejemplo ilustrativo de cómo la compilación de clips se puede utilizar para estudios de comportamiento, para calcular las frecuencias medias para comportamientos menores y principales de los trabajadores. Documentamos comportamientos que contribuyen a las defensas en las hormigas que cultivan hongos, y hemos identificado, descrito y capturado sistemáticamente estos comportamientos en la película. Nuestros resultados refuerzan la investigación en el campo sugiriendo por qué es difícil para un patógeno infectar colonias cuando se enfrentan a un amplio conjunto de comportamientos y compuestos antimicrobianos asociados.

Proporcionamos una nueva herramienta para el trabajo futuro en el campo, y esperamos que el catálogo de comportamiento sea valioso para asegurar el consenso y las definiciones, la observación y la interpretación de los comportamientos simplificados.