מאמר שיטה

מבחנים כדי זיהוי מבנים המשקף-UV ו לקבוע וחשיבותם העדפות Mate באמצעות מולי המפרש

6.1K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/54453

⸱

14 בספטמבר 2016

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

במאמר זה

סיכום

פרוטוקול זה מתאר את השימוש spectrophotometry לזהות מבנים המשקף-אולטרה סגול על אורגניזמים (בדוגמה זו, מולי מפרש Poecilia latipinna) ומתאר בדיקות בחירה דיכוטומית לדגים המאפשרים היקשים להתבצע על עצמו את התפקיד של רמזים אולטרה סגול במהלך בחירת בן זוג.

תקציר

אורגניזמים רבים משתמשים רמזים ואיתותים מעבר רגישות אנושית במהלך אינטראקציות חברתיות. חשוב לקחת בחשבון כמה אורגניזמים תופסים עולמותיהם כשמנסים להבין התנהגות ואקולוגיה שלהם. רגישות הספקטרום אולטרה סגול (UV; 300 - 400 ננומטר) נמצא על פני סוגים שונים של ציפורים, דגים, זוחלים, דו-חיים, ואפילו יונקים. פרוטוקול זה מתאר טכניקה לבחינת אורגניזמים לנוכחות של מבנים משקפים UV ו שיטה לבדוק האם רמזים אלה משמשים אותות חברתיים בהקשר של בחירת תאומה. ספקטרופוטומטר משמש כדי לזהות את נוכחותו של החזרת UV ו וריאציה עוצמת רעיוני בין יחידים מינים. דוגמא טכניקה זו מוצגת בו מבחן בחירת תאומה דיכוטומית חושף אנשים פתוחים מינית ליחידים מין שניים אשר מראה חזותי ניתן להשפיע על ידי מסננים או לשדר אורכי גל UV ספקטרום או לחסום מלאים. זֶהמערכת אפשרה הקביעה כי נקבה, אבל לא זכר, מולי מפרש (Poecilia latipinna) השתמש סימוני UV כחלק החלטות ההזדווגות שלהם. אלו סוגים של מחקרים להרחבת הידע שלנו על מגוון של אורגניזמים לנצל UV ולספק תובנות לגבי האופן שבו UV ממלא תפקיד בחייהם.

מבוא

הבנת הרמזים ואיתותים להשתמש באינטראקציות חברתיות חיה מאפשרת לנו להבין את הווריאציה פנוטיפי הוא בתוך ובין מינים. וריאציה זו ממלאת תפקיד חשוב בתהליכים אבולוציוניים כגון סטייה האוכלוסייה, הברירה הזוויגית, ואת התפצלות. לעתים קרובות, עם זאת, חוקרים מוגבלים לחקור את הרמזים הברורים ביותר למערכות חושיות אדם, בעיקר אלה בתוך התחומים החזותיים או שמיעתיים. שימוש spectrophotometry, לעומת זאת, מאפשר לנו להרחיב את החקירות שלנו מעבר הספקטרום הנראה האדם לתוך אורכי גל כי עשוי להיות חשובים באינטראקציות חברתיות במינים אחרים.

בפרט, תקשורת לטווח קצר המוענקת על ידי אולטרה סגול (UV; 300 - 400 ננומטר) רגישות יש פוטנציאל להיות שיש חשיבות רבה במהלך התאומה הבחירה 1. רבים חזותיים-ציד טורפי ציפור ודגים, למשל, אינם מסוגלים לאתר את קרינת UV. במערכות כשגברים להציג בקפידהלנקבות, זכרים אלה יפחיתו סיכון הטריפה שלהם תוך שמירה על יכל למשוך בני זוג תוך ניצול ספקטרום UV במקום לפתח רמזים לגילוי בתחום הנראה 2,3 .. אם אחד נכשל לשקול את האפשרות כי אורגניזמים הם מתקשרים אחד עם "ערוצי תקשורת פרטיים" אחרים באמצעות אלה, למנועים משמעותיים התנהגות והאבולוציה עלולים לרדת לטמיון.

פרוטוקול זה מתאר בחקירת שימוש רמזי UV עבור בחירת תאומה של מולי המפרש, Poecilia latipinna, דג פוליגמיים שאף שידע יכולת בעבר לזהות UV או לנצל סימוני UV. יש מיני דגים זה קרב פילוגנטי קרוב דגי חי נושאות UV אחרים רגיש 4 ויש עדויות microspectroscopic כי פ latipinna, יחד עם מינים מולי אחרים כגון פ מקסיקנה ו פ פורמוזה, להחזיק מעמד של קונוסים (תאי קולטי אור אחראים שיתוףחזון lor) הרגישים ביותר עבור אורכי גל UV 5. במינים דימורפית מיני זו, בחירה נשית מלאה תפקיד חזק באבולוציה של סנפירים בצבע ומורחבים במאור 'הזכרים 6-9. מתודולוגיה זו מאפשרת לנו לחקור האם UV הוא מדיום נוסף שלפיו נקבות להעריך איכות זכר.

איתור ומדידה של סימונים UV על פ latipinna באמצעות ספקטרופוטומטר עם בדיקת סיבים אופטית מפורטת כאן. יתר על כן, אם מולי נקבה מיוחמת לשייך באופן דיפרנציאלי עם זכרים מוצגים באמצעות מסנן אופטי משדר אור ספקטרום מלא כולל UV-A ([UV +]; 320 - 700 ננומטר) וזכרים מוצגים באמצעות מסנן חוסם קרינה על-סגולה ([UV-]; 400 - 700 ננומטר) נדון. לשיטה זו יש יישומים רחבים על גילוי רגישות UV ודפוסי צבע דגים ואורגניזמים אחרים, המאפשרים מחקר לתוך מגוון של שאלות הנוגעות UV ותפקידה בהתנהגות.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

כל הניסויים בוצעו באישור ועדת טיפול בבעלי חיים מוסדיים של אוניברסיטת אוהיו ווסליאן ושימוש.

1. החזרת UV הקלטה של ​​דגים באמצעות ספקטרופוטומטר

  1. לכייל ספקטרופוטומטר ומקור אור עם תקן לבן ידוע על פני הטווח של אורכי גל אמור להימדד על פי ההמלצות של המכשיר או תוכנה.
  2. להרדים דגים על ידי הצבת פתרון 0.5% אתיל 3-aminobenzoate מתאן sulfonic מלח חומצה (MS-222) שנאגרו עם כמות שווה של סודיום ביקרבונט עד דגים מפסיק להגיב. לאחר מגיב, מיד למקם את הדג על רקע שחור, שאינו רעיוני. הערה: MS-222 הוא רעילים, וצריך ללבוש כפפות בכל עת.
  3. קח את כל המדידות בחדר חשוך כדי למזער אור עודף מעבר לזה של מקור אור ספקטרומטר.
  4. החזרה מדודה באמצעות בדיקת סיבים אופטית המוחזקים כנגד הגוף של האורגניזם. עשההקפד יוצר זווית 45 ° עקבי בין הסיבים האופטיים ואת הגוף, כמו מובנה בתוך כמה עיצובי בדיקה. הערה: עקביות מדידה, זה עשוי להיות רצוי ממוצע על פני סריקות מרובות (2 - 5) לכל אזור בגוף.
  5. נתוני החזרת שיא עם תוכנת ניתוח ההחזרה מתאימה. הערה: התוכנה בה משתמשת כאן נקבעה: שילוב זמן = 2,000 שניות, סריקות ממוצעות = 2, חלקת פיקסל = 5. נתונים היה להעתיק ולהדביק לגיליון אלקטרוני.
  6. חזור על אזורים בגוף רבים כדי לקבוע קיומו או אי קיומו של החזרת UV ומגוון וריאציה פנוטיפי ברחבי אורגניזמים. הערה: סריקות ראשוניות עשויות להיות נחוצות כדי לקבוע אילו, אם בכלל, אזורים בגוף מראים בעקביויות סימוני UV.
  7. להחזיר את הדג באקווריום החזקה מחומצנים היטב עד התאושש לחלוטין, כפי שמעיד פעימות operculum נורמליות והתנהגויות שחייה. הערה: מגנים מסחריים לשחזר את הציפוי הרירי לגוף ניתן להוסיף על מנת לסייע בתהליך החלמת עור.
  8. נציגלאכול על פני אנשים רבים, כולל שני המינים אם תרצה בכך.
  9. על גיליון אלקטרוני שבו כל הנתונים הועתקו, נתוני עלילה באמצעות scatterplot, עם החזרה על ציר Y וארך גל על ​​ציר ה- X. פסגות Amplitude בטווח UV (300 - 400 ננומטר) להעיד על הנוכחות של החזרת UV על הדג.

2. ניסויים מזווגים דיכוטומי

הערה: בצע תצפיות שליטה, שבו מוקד דגים, מסנני UV, ומסננים אטומים נמצאים במקום. בניסויים אלה, כאשר המסננים האטומים יוסרו, דגי מוקדים ייחשפו חלקים של טנק הצגת הנוכחות והיעדרות של אור UV, אך חסרים שותפי הזדווגות פוטנציאליים. לפרטים על תוקף בדיקת בחירה דיכוטומית בניסוי זה לראות פאלמר Hankison (2015) 10, למרות פתק כי בדיקות אלה יש גם חסרונות 11.

  1. השתמש מינית אנשים פתוחים כמו אורגניזמים מוקדים. השתמש נקבת פ latipinna <48 שעות לאחר הלידה 5 אnd זכרים מבודדים לפחות 24 שעות לפני הבדיקה כדי לשפר את הסיכוי של מוטיבציה מינית.
  2. מניח אדם יחיד מוקדים לאזור ניטראלי סמוך לשני תאי ברירה. עבור פ' latipinna, להשתמש אקווריום 75.7 L הבדיקה (30.5 ס"מ x 30.5 ס"מ x 75 ס"מ; איור 1) מחולק לשלושה חלקים על ידי מחיצות פרספקס שקוף, ויצרו באזור מרכזי עבור מוקדי הפרט ולצדו שני תאים בחירה שווים בגודלם. ודא כי אין סימני מים או ריח משותפים בין חלקי טנק בודדים. חזור על הפעולה עבור כל אדם שיש לקיימה.

figure-protocol-1
איור 1. ניסיוני אקווריום התקנת אקווריום מלבני מחולק לשלושה חלקים:. אזור מרכזי שהחזיק פרט המוקדים ושני תאי הסוף שהחזיקו זוגות אובייקט (הדמות מראה נשית באמצע עם זכרי אובייקט בקצים). fil להחלפהters כי גם החזרת UV חסמה או מותר יכולה להיות ממוקמת על מחיצות זכוכית חלוקת הקטעים זכר ונקבה של האקווריום. נתון זה שונה מן פאלמר Hankison (2015) 10. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

  1. בתנאי תאורת ספקטרום מלא (תאורת ספקטרום אשר משתרע לתוך UV-A טווח), לבודד שותף הזדווגות פוטנציאלי אחד בכל (תא בחירה) תא סוף אקווריום המבחן. ודא כי שותפי הזדווגות פוטנציאל דומים זו לזו ככל האפשר במאפייני גדלים, צבעים ותצוגה, כך ההבדל העיקרי בין שני שותפי ההזדווגות המבודדים הוא האם הם מופיעים מאחורי מסנן שחוסם או מעביר אור UV.
    הערה: זה עשויה להיות עדיף להקליט החזרה בתחום הנראה כדי לאפשר את התאמת הצבעים הטובה ביותר האפשרית, אלאם כי כאן ההתאמה נעשתה לפי העין.
  2. להסתגל אנשים בבידוד חזותי (מסננים אטומים) במשך 15 דקות. ודא + UV ו - מסננים נמצאים במקום בשלב זה. בעקבות הסתגלות, הסר את מסנני אטום. כדי להבטיח כי הטיות הצד אינן נוכחות (העדפה מובנית בצד אחד של האקווריום קשר האובייקט), באופן אקראי להקצות את UV + ו- UV - דפנות המכל עבור כל אחד מניסויים.
  3. רשום את כמות הזמן שפרט מוקדי מבלה בתוך אזורי העדפה מסוימים (באזורים סמוכים תאי הבחירה, במקרה זה כשני גוף סטנדרטי אורך) באמצעות סטופרים. עבור דגים נשיים, זהו משך הזמן שהוא מבלה ליד כל אחד משני זכרים, ולהפך עבור מוקדי דג זכר.
    הערה: תוכנת מקליט אירוע יכולה לשמש גם למטרות הקלטה. רבע שעת ניסויים שמשו בניסוי זה ודגים שלא לבקר בכל אזור עדיף לפחות פעם לא נכללו התוצאות כמו להיות מגיב.
  4. להקליט ולנתח את הזמן כי דגים לבלות ליד + UV ריק UV - תאים כדי להבטיח כי אין להטיה טבועה כלפי סביבת תאורה מסוימת העשויים להשפיע על בחירת ההזדווגות של הדג. השתמש מבחני t מזווגים כדי לקבוע אם אנשים מעדיפים מצב UV בפרט.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

איורים 1 ו -2 מציגים את האקווריום העדפה ההזדווגות להגדיר ואתרי מדידה UV לניסויים שלנו.

מדידת החזר UV מותר הקביעה כי פ latipinna לעשות בעלי מאפייני UV, במיוחד בצדי גופם (איור 3), בנוסף וריאציה בודדת תכונות אלה. ברגע תכונות UV נמצאו, בדיקות חשף נשיות, אך לא זכר, פ latipinna לה...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

Spectrophotometry הצליח בזיהוי סימני UV על פ latipinna. שני המינים של פ latipinna להחזיק סימוני UV לאורך צדם. בנוסף, היו כמה זכרים סימונים UV על סנפירי הגב שלהם, תכונות מצאו בעבר להיות חשוב בהעדפות ההזדווגות הנקבה 7.

אנו ממליצים להשתמש spectrophotometry UV כמנגנון כדי לזהות את נוכחותו של סימוני UV. בדיקות נוספות יכולות לקבוע את תפקידה באינטראקציות חברתיות, לרבות נטייתו הזדווגות (כמפור...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

אנו אסירי תודה לסוקרים אנונימיים על הערות והצעות ששיפרו מאוד את כתב היד הזה. אנו מודים ל-R. Bowes, R. Carreno ו-T. Panhuis על הסיוע באיסוף הדגים. אנו מודים גם ל-M. Lee על הסיוע בניסויי העדפת גברים. אנו אסירי תודה למחלקה לזואולוגיה של אוניברסיטת ווסליאן באוהיו על עצות והצעות מועילות לאורך מחקר זה ולאוניברסיטת אריזונה סטייט (מעבדת מקגרו) על ייעוץ תוכנה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
ספקטרופוטומטר, P1000Ocean Opticsדגמים חדשים יותר זמינים
1000 קסנון מקור אור UVאופטיקהדגמים חדשים יותר זמינים
אוקיינוס תוכנת פתיחהאופטיקהתוכנה חדשה יותר זמינה
R200-Angle-UV בדיקה סיבים אופטיים מפוצלים (גל מודרך)אופטיקהדגמים חדשים יותר זמינים
תקן השתקפות מוסמך,לבן labsphere
75.7 L אקווריום, מחולקExperimental Builder
Full Spectrum BulbNature's Sunlight
UV חסימתגיליון GAM UV גיליון
DT אוקיינוס אופטיקה אוקיינוס אוקיינוס UV

מקורות

  1. Endler, J. A., Zaret, T. M. Natural and sexual selection on color patterns in poeciliid fishes. Evolutionary ecology of neotropical freshwater fishes. , Anonymous Springer Netherlands. 95-111 (1984).
  2. Cummings, M. E., Rosenthal, G. G., Ryan, M. J. A private ultraviolet channel in visual communication. Proc. R. Soc. Lond. [Biol]. 270 (1518), 897-904 (2003).
  3. Siebeck, U. E., Parker, A. N., Sprenger, D., Mäthger, L. M., Wallis, G. A Species of Reef Fish that Uses Ultraviolet Patterns for Covert Face Recognition. Curr. Biol. 20 (5), 407-410 (2010).
  4. Hrbek, T., Seckinger, J., Meyer, A. A phylogenetic and biogeographic perspective on the evolution of poeciliid fishes. Mol. Phylogenet. Evol. 43 (3), 986-998 (2007).
  5. Körner, K. E., Schlupp, I., Plath, M., Loew, E. R. Spectral sensitivity of mollies: comparing surface- and cave-dwelling Atlantic mollies, Poecilia mexicana. J. Fish Biol. 69 (1), 54-65 (2006).
  6. Farr, J. A., Travis, J. Fertility Advertisement by Female Sailfin Mollies, Poecilia latipinna (Pisces: Poeciliidae). Copeia. 1986 (2), 467-472 (1986).
  7. Ptacek, M. B., Travis, J. Mate Choice in the Sailfin Molly, Poecilia latipinna. Evolution. 51 (4), 1217-1231 (1997).
  8. Ptacek, M. Mating signal divergence, sexual selection and species recognition in mollies (Poeciliidae: Poecilia: Mollienesia). Proceedings from the Second International Symposium on Livebearing Fishes. Grier, H. J., Uribe, M. C. , New Life Publications. Homestead, FL. 71-87 (2005).
  9. MacLaren, R. D. The effects of male proximity, apparent size, and absolute size on female preference in the sailfin molly, Poecilia latipinna. Behavior. 143 (12), 1457-1472 (2006).
  10. Palmer, M. S., Hankison, S. J. Use of ultraviolet cues in female mate preference in the sailfin molly, Poecilia latipinna. Acta Ethol. 18 (2), 153-160 (2014).
  11. Wagner, W. E. Measuring female mating preferences. Anim. Behav. 55 (4), 1029-1042 (1998).
  12. Rémy, A., Grégoire, A., Perret, P., Doutrelant, C. Mediating male-male interactions: the role of the UV blue crest coloration in blue tits. Behav. Ecol. Sociobiol. 64 (11), 1839-1847 (2010).
  13. Guillermo-Ferreira, R., Therézio, E. M., Gehlen, M. H., Bispo, P. C., Marletta, A. The Role of Wing Pigmentation, UV and Fluorescence as Signals in a Neotropical Damselfly. J. Insect Behav. 27 (1), 67-80 (2013).
  14. Ord, T. J., Stamps, J. A., Losos, J. B. Convergent evolution in the territorial communication of a classic adaptive radiation: Caribbean Anolis lizards. Anim. Behav. 85 (6), 1415-1426 (2013).
  15. Siebeck, U. E., Witzany, G. Communication in the Ultraviolet: Unravelling the Secret Language of Fish. Biocommunication of Animals. , Anonymous Springer Netherlands. 299-320 (2014).
  16. Modarressie, R., Rick, I. P., Bakker, T. UV matters in shoaling decisions. Proc. Biol. Sci. 273 (1588), 849-854 (2006).
  17. Lim, M. L. M., Li, J., Li, D. Effect of UV-reflecting markings on female mate-choice decisions in Cosmophasis umbratica, a jumping spider from Singapore. Behav. Ecol. 19, 61-66 (2008).
  18. Rick, I. P., Bakker, T. Color signaling in conspicuous red sticklebacks: do ultraviolet signals surpass others? BMC Evol. Biol. 8, 189(2008).
  19. Siebeck, U. E. Communication in coral reef fish: the role of ultraviolet colour patterns in damselfish territorial behaviour. Anim. Behav. 68 (2), 273-282 (2004).
  20. Cummings, M. E., De Leòn, F. J. G., Mollaghan, D. M., Ryan, M. J. Is UV ornamentation an amplifier in swordtails? Zebrafish. 3, 91-100 (2006).
  21. Macìas Garcia, c, de Perera, T. Ultraviolet-based female preferences in a viviparous fish. Behav. Ecol. Sociobiol. 52 (1), 1-6 (2002).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

UVMS222UVPoecilia latipinnaUV

מאמרים קשורים