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Des essais pour détecter des structures réfléchissant les UV et de déterminer leur importance dans Maté préférence en utilisant la Sailfin Molly

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DOI :

10.3791/54453

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14 septembre 2016

 , 
1Department of Zoology, Ohio Wesleyan University, 2Department of Ecology, Evolution, & Behavior, University of Minnesota

Dans cet article

Résumé

Ce protocole décrit l'utilisation de la spectrophotométrie pour détecter des structures ultraviolets réfléchissant sur ​​les organismes (dans cet exemple, la sailfin molly Poecilia latipinna) et décrit les tests à choix dichotomiques pour les poissons qui permettent de faire des inférences sur le rôle des indices ultraviolets lors de la sélection des partenaires.

Résumé

De nombreux organismes utilisent des indices et des signaux au-delà de la sensibilité humaine au cours des interactions sociales. Il est important de tenir compte de la façon dont les organismes perçoivent leurs mondes en essayant de comprendre leur comportement et de l'écologie. Sensibilité au spectre ultraviolet (UV; 300 - 400 nm) se trouve à travers les genres multiples d'oiseaux, de poissons, de reptiles, d'amphibiens, et même les mammifères. Ce protocole décrit une technique pour les organismes d'examen pour la présence de structures réfléchissant aux UV et une méthode pour tester si ces indices sont utilisés comme signaux sociaux dans le contexte du choix du partenaire. Un spectrophotomètre est utilisé pour détecter la présence du facteur de réflexion UV et de variation d'intensité de réflexion entre les individus et les sexes. Un exemple de cette technique est présenté dans lequel un test de choix du partenaire dichotomique expose les individus sexuellement réceptives à face des individus de sexe dont l'apparence visuelle peut être manipulé par des filtres qui soit transmettent des longueurs d'onde du spectre ou un bloc UV complet. Cesystème a permis de déterminer que les femmes, mais pas les hommes, mollies SailFin (Poecilia latipinna) utilisaient des marquages ​​UV dans le cadre de leurs décisions d'accouplement. Ces types d'études servent à élargir notre connaissance de la gamme d'organismes qui utilisent UV et donnent un aperçu de la façon dont UV joue un rôle dans leur vie.

Introduction

Comprendre les indices et les signaux utilisés dans les interactions sociales animaux nous permet de comprendre la variation phénotypique à l'intérieur et entre les espèces. Cette variation joue un rôle important dans les processus d'évolution tels que la divergence de la population, la sélection sexuelle et de la spéciation. Souvent, cependant, les chercheurs sont limités à explorer les indices les plus évidents aux systèmes sensoriels humains, en particulier ceux dans les royaumes visuels ou auditifs. L'utilisation de la spectrophotométrie, cependant, nous permet d'étendre nos investigations au-delà du spectre visible humain et dans des longueurs d'onde qui peuvent être importantes dans les interactions sociales dans d'autres espèces.

En particulier, la communication à courte portée offerte par ultraviolets (UV; 300 - 400 nm) la sensibilité a le potentiel d'être très avantageux pendant le choix du partenaire 1. De nombreux prédateurs visuels de chasse d'oiseaux et de poissons, par exemple, sont incapables de détecter le rayonnement UV. Dans les systèmes où les hommes affichent minutieusementpour les femmes, ces hommes réduiraient leur risque de prédation tout en maintenant leur capacité à attirer des partenaires en exploitant le spectre UV plutôt que de développer des signaux détectables dans le spectre visible 2,3 .. Si l' on ne parvient pas à envisager la possibilité que les organismes communiquent les uns avec les d'autres utilisent ces "canaux de communication privés", des moteurs importants de comportement et l'évolution peuvent manquer.

Ce protocole décrit une enquête sur l'utilisation des indices UV pour le choix du partenaire dans le sailfin molly, Poecilia latipinna, un poisson polygame qui n'a pas précédemment connu capacité à détecter les UV ou utiliser des marquages ​​UV. Cette espèce de poisson a une proximité phylogénétique à proximité d'autres poissons vivipares sensibles aux UV 4 et il est prouvé que P. microspectroscopique latipinna, ainsi que d'autres espèces telles que P. molly mexicana et P. formosa, possède une classe de cônes (cellules responsables de la co photoréceptricesla vision lor) qui sont les plus sensibles aux longueurs d'onde UV 5. Dans cette espèce dimorphisme sexuel, le choix des femmes a joué un rôle important dans l'évolution de vives nageoires colorées et agrandies des mâles 6-9. Cette méthodologie nous permet d'explorer si UV est un moyen supplémentaire par lequel les femmes évaluent la qualité des hommes.

La détection et la mesure des marquages ​​UV sur P. latipinna en utilisant un spectrophotomètre avec une sonde à fibre optique est détaillé ici. En outre, si mollies femelles réceptives associent différentiellement avec des mâles vus à travers un filtre optique transmettant la lumière à spectre complet, y compris les UV-A ([UV +]; 320-700 nm) et les hommes vus à travers un filtre anti-UV ([UV]; 400 - 700 nm) est discutée. Cette méthode a de larges applications pour découvrir les modèles de sensibilité aux UV et de couleur dans les poissons et d'autres organismes, ce qui permet la recherche sur une variété de questions impliquant des UV et de son rôle dans le comportement.

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Protocole

Toutes les expériences ont été menées avec l'approbation du Comité soin et l'utilisation institutionnelle des animaux de l'Ohio Wesleyan University.

1. Enregistrement UV réflectance du poisson à l'aide d'un spectrophotomètre

  1. Calibrer un spectrophotomètre et source de lumière avec un blanc standard connu dans la gamme de longueurs d'onde à mesurer selon les recommandations de l'instrument ou du logiciel.
  2. Anesthésier poisson en plaçant dans une solution à 0,5% de 3-aminobenzoate méthane sulfonique sel de l'acide (MS-222) tamponnée avec une quantité égale de bicarbonate de sodium jusqu'à ce que le poisson ne répond plus. Une fois ne répond pas, placer immédiatement le poisson sur un fond non réfléchissant noir. Remarque: MS-222 est potentiellement toxique, et des gants doit être porté en tout temps.
  3. Prendre toutes les mesures dans une pièce sombre pour minimiser l'excès de lumière au-delà de la source de lumière du spectromètre.
  4. facteur de réflexion de la mesure à l'aide d'une sonde à fibre optique maintenue contre le corps de l'organisme. FaireAssurez-vous de former un angle de 45 ° cohérente entre les fibres optiques et le corps, comme il est intégré dans certains modèles de sondes. Remarque: Pour la cohérence de la mesure, il peut être souhaitable de moyenne sur plusieurs balayages (2 - 5) par la région de corps.
  5. données de réflectance d'enregistrement avec le logiciel d'analyse de réflectance appropriée. Remarque: Le logiciel utilisé ici a été fixé à: l'intégration du temps = 2,000 sec, scans moyenne = 2, et pixel lissage = 5. Les données ont été copiées et collées à une feuille de calcul.
  6. Répéter l'opération sur plusieurs zones du corps pour déterminer la présence ou l'absence de réflexion UV et l'amplitude des variations phénotypiques dans des organismes. Remarque: les analyses préliminaires peuvent être nécessaires pour déterminer, le cas échéant, les zones du corps montrent régulièrement des marquages ​​UV.
  7. Retournez le poisson à un aquarium de maintien bien oxygénée jusqu'à guérison complète, comme en témoignent les beats opercule normales et les comportements de natation. Note: Un agent protecteur commercial pour restaurer le revêtement muqueux du corps peut être ajouté pour faciliter la récupération de la peau.
  8. Représentantmanger sur plusieurs personnes, y compris les deux sexes, si désiré.
  9. Sur la feuille de calcul où toutes les données ont été copiées, les données de terrain en utilisant un diagramme de dispersion, avec réflexion sur l'axe Y et la longueur d'onde sur l'axe-X. pics d'amplitude dans la gamme des UV (300 - 400 nm) indiquent la présence de réflectance UV sur le poisson.

2. Essais de Mating dichotomiques

REMARQUE: Effectuer des observations de contrôle, dans laquelle le poisson focal, les filtres UV, et les filtres opaques sont en place. Dans ces essais, lorsque les filtres opaques sont enlevés, les poissons focal sera exposé à des parties de la cuve présentant la présence et l'absence de lumière UV, mais dépourvus de partenaires d'accouplement potentiels. Pour plus de détails sur la validité des tests de choix dichotomiques dans cette expérience , voir Palmer et Hankison (2015) 10, bien noter que ces tests présentent également des inconvénients 11.

  1. Utilisez individus sexuellement réceptives que les organismes d'intervention. Utilisez femme P. latipinna <48 h post - partum 5 and mâles isolés pendant au moins 24 heures avant de tester pour améliorer la probabilité de la motivation sexuelle.
  2. Placez un seul individu focal dans une zone neutre adjacente à deux compartiments choix. Pour P. latipinna, utilisez un aquarium d'essai 75,7 L (30,5 cm x 30,5 cm x 75 cm; Figure 1) divisé en trois sections par plexiglas transparents cloisons, formant une zone centrale pour l'individu focal flanqué de deux compartiments de choix de taille égale. Veiller à ce qu'aucune eau ou olfactifs indices sont partagés entre les sections de réservoir individuelles. Répétez l'opération pour chaque individu à observer.

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Figure 1. Experimental Aquarium Setup Un aquarium rectangulaire divisé en trois sections:. Une zone centrale qui a tenu l'individu focal et deux compartiments d'extrémité qui détenaient des paires d'objets (la figure montre une femme dans le milieu avec les hommes d'objets aux extrémités). fil interchangeabletres que soit réflectance UV bloqué ou autorisé pourrait être placé sur les cloisons de verre divisant les sections mâle et femelle de l'aquarium. Ce chiffre est modifié de Palmer et Hankison (2015) 10. S'il vous plaît cliquer ici pour voir une version plus grande de cette figure.

  1. Dans des conditions d'éclairage à spectre complet (éclairage dont le spectre se prolonge dans l'UV-A), isoler un partenaire d'accouplement potentiel dans chaque compartiment d'extrémité (compartiment choix) de l'aquarium de test. Veiller à ce que les partenaires d'accouplement potentiels se ressemblent aussi étroitement que possible dans les caractéristiques de taille, la coloration et d'affichage, de sorte que la principale différence entre les deux partenaires d'accouplement isolés est de savoir si elles apparaissent derrière un filtre qui bloque ou transmet la lumière UV.
    NOTE: Il peut être préférable d'enregistrer la réflectance dans le spectre visible pour permettre la meilleure correspondance des couleurs possible, almais ici l'appariement a été fait par les yeux.
  2. Acclimate individus sous isolation visuelle (filtres opaques) pendant 15 min. Veiller à ce que les UV + et - les filtres sont en place à ce moment. Après acclimatation, retirer les filtres opaques. Pour veiller à ce que les biais secondaires ne sont pas présents (préférence inhérente pour un côté du réservoir , indépendamment de l' objet), d' attribuer au hasard le + UV et UV - côtés du réservoir pour chaque chaque essai.
  3. Notez la quantité de temps que l'individu focal passe dans les zones de préférences spécifiques (zones à proximité des compartiments de choix, dans ce cas, environ deux corps longueurs standard) en utilisant des chronomètres. Pour les poissons femelles, c'est la quantité de temps qu'il passe près de chacun des deux hommes, et vice-versa pour les poissons focal mâle.
    REMARQUE: Le logiciel de l'enregistreur d'événement peut également être utilisé pour l'enregistrement. Quinze minutes essais ont été utilisés dans cette expérience et les poissons qui n'ont pas visité chaque zone de préférence au moins une fois ont été exclus des résultats comme étant insensible.
  4. Enregistrer et analyser le temps que les poissons passent près de + vide UV et UV - compartiments pour assurer qu'il n'y a pas une distorsion inhérente à un environnement d'éclairage particulier qui peut influencer le choix d'accouplement du poisson. Utiliser des tests t appariés pour déterminer si les individus préfèrent une condition UV particulier.

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Résultats

Les figures 1 et 2 montrent l'aquarium de préférence d'accouplement mis en place et les sites de mesure UV pour nos expériences.

Mesure de la réflectance UV a permis de déterminer que P. latipinna ne possèdent des caractéristiques UV, en particulier le long des côtés de leur corps (figure 3), en plus de la variation individuelle de ces traits. Une fois l...

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Discussion

Spectrométrie a réussi à identifier les marquages ​​UV sur P. latipinna. Les deux sexes de P. latipinna possèdent des marquages ​​UV le long de leurs côtés. En outre, certains hommes portaient des marques UV sur leurs nageoires dorsales, traits précédemment jugée importante dans les préférences d'accouplement femelle 7.

Nous vous recommandons d'utiliser spectrophotométrie UV comme un mécanisme pour détecter la présence d'un marquage UV. D'autres t...

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Remerciements

Nous sommes reconnaissants envers les examinateurs anonymes pour leurs commentaires et suggestions qui ont grandement amélioré ce manuscrit. Nous remercions R. Bowes, R. Carreno et T. Panhuis pour leur aide dans la collecte du poisson. Nous remercions également M. Lee pour son aide dans les essais de préférence masculine. Nous sommes reconnaissants au département de zoologie de l’Université Wesleyan de l’Ohio pour ses conseils et suggestions utiles tout au long de cette étude, ainsi qu’à l’Université d’État de l’Arizona (McGraw Lab) pour ses conseils en matière de logiciels.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Spectrophotomètre, P1000Ocean OpticsLes modèles plus récents sont disponibles
Source de lumière UV au xénon DT 1000OpticsLes modèles plus récents sont disponibles Ocean
Optics Logiciel Overture Le logicielOcean Opticsplus récent est disponible
Sonde à fibre optique bifurquée R200-Angle-UV (onde guidée)Ocean Opticsdes modèles plus récents sont disponibles
Norme de réflectance certifiée, labsphere
blanc 75,7 L Aquarium, diviséExperimental Builder
Full Spectrum BulbNature’s Sunlight
Feuille de blocage des UVGAM Feuille
Ocean UV

Références

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Mots-clés

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