Name: 表現型の勾配に沿って卵除去実験を用いた卵認識の限界を探る (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: 学ぶ卵除去実験の標準化手法を進化生態学の研究に応用する方法。鳥類の宿主が寄生卵を識別し排除する行動を再現可能な実験で解析し、宿主と寄生者の相互作用を理解する。

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まあまあは、イリノイ大学アーバナ ・ シャンペーン校で HJ ・ ヴァン ・ クリーブ教授によって賄われていた。さらに、資金調達のため我々 は (M.E.H. および T.G.) に人間のフロンティア科学プログラムと欧州社会基金、チェコ共和国の国家予算を感謝プロジェクトの no。(T.G.) に CZ.1.07/2.3.00/30.0041。私たちは、出版費用をカバーするためオーシャンオプティクスを感謝します。

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卵除去実験がひなの寄生虫-ホストの共進化の66を勉強する最も一般的な方法、材料、技術、またはプロトコルを標準化する努力を欠いています。これはメタ分析のため特に問題となります。ないホストの卵は今のところ拒絶の私たちの知識に、メタ分析研究67,68, 擬態または非擬態と考えられるものを含むの中で方法論的不一致の制御があります。これは主要な問題を表す擬態 (人間の基準) で卵一見非模倣もの69, 人間の色の分類が不十分と推論に不適切なことを示しているよりも多くのホストによって拒否できますのでについて鳥認知18。さらに、メタ分析は、応答22としてそれらを数えるまたは分析7,67,からそれらを除外も同じホ...

ひな寄生虫は、子育てし、親の介護1,2,3に関連付けられている費用を支払う可能性があります他の種の巣に卵を産みます。ホスト側の寄生虫を検出する寄生虫と追跡側ホストの裏をかく欺瞞のこの行為は、両方の俳優の強力な選択圧を提供します。鳥類育児寄生者のいくつかのケースで異種寄生卵のホストの認識は、ホストと寄生虫の4間の進化的軍拡競走を生成するホストの卵を模した寄生虫の選択します。托卵の勉強は共進化のダイナミクスを調べるためのモデル システムだから重要と野生の5の意思決定です。卵除去実験は、鳥の托卵と種間相互作用6を調査して、生態学者の重要なツールの分野での勉強に使用する最も一般的な方法の 1 つです。
卵除去実験の過程で、研究者通常紹介自然卵をモデルや標準化された期間にわたってこれらの実験卵のホストの応答を評価します。そのような実験は、巣の7日間 (つまりの外観が変わる) 本物の卵を交換または染色を含むことができるまたはその卵の本当の卵 (必要に応じて追加パターン) と、元の巣に8、それらを返すまたはモデルの生成の面を塗装色9、10、サイズ11、および/または図形12をスポッティング スコープなどの特徴を操作しています。外観の異なる卵に対する宿主の反応は卵拒絶決定13と14の応答を引き出すためにする必要がありますを卵だけでどのように異なる到達している情報コンテンツに関する貴重な洞察を提供できます。最適な受容閾値理論15状態のホストが誤って寄生卵 (受け入れエラー) を受け入れるか、自分の卵との違いを調べることで自分の卵 (拒否エラー) を誤って削除のリスクをバランスする必要があります (または、これらの卵の内部のテンプレート) と寄生の卵。など、これを超えるホスト決定を容認する刺激が違いますも受容閾値が存在しています。寄生リスクが低い、受け入れエラーのリスクは寄生の危険性が高い; 場合よりも低いしたがって、決定は特定のコンテキスト、知覚リスク変更14,16,17として適切にシフトされます。
最適な受容閾値理論は、ホストと寄生虫の表現型の連続的な変化の時に意思決定をホストにベースを前提としています。したがって、さまざまな寄生虫の表現型へのホスト応答の測定はどのように耐性 (独自の表現型変異) を持つホスト人口は、寄生の表現型の範囲を確立する必要。ただし、実質的にすべての先行研究は、カテゴリカル卵の色や斑紋の発現の治療 (例えば、擬態/非擬態) に頼ってきました。ホスト卵殻形質変化しない、生物学的に現実的な期待ではない場合にのみ、すべての応答は (擬態の度合い) に関係なく、直接に匹敵します。そうでなければ、「擬態」卵モデルは、ホストの卵内および18の調査結果を比較するときの混乱を招く可能性の人口間に同様の方法で異なります。理論では、寄生の卵と自分14、必ずしも特定の寄生虫の卵の色の違いに基づいて決定をホストするを示唆しています。したがって、1 つの卵モデル タイプを使用してホスト決定しきい値または弁別能力に関する仮説をテストするための理想的なアプローチが限りは卵モデルの種類と個々 のホストの卵の色と丁度可知差異 (以下 JND)、興味の変数です。これは自然の色19の範囲にホストの応答をテストする自然卵を追加または交換する実験的研究にも適用されます。ただし、これらの研究を行うホストおよび寄生虫の表現型の変化のことが、特に同種卵7を使用する場合の特徴6の自然な変動によって制限されます。
対照的に、いろいろな色の人工卵を作る研究者、自然変動の制約から解放 (例えば、superstimuli20レスポンスを調べることができます)、ホストの認識6の限界をプローブするように。最近の研究では、絵画実験卵一致し、自然の卵殻9およびスポット カラー21の変動の範囲を凌駕するのにように設計によって表現型の範囲にわたってホスト応答を測定するのに手法を使用います。受け入れしきい値15キノコアリ擬態4などの理論的な予測は、連続的な違いに基づいているので根本的な認知プロセスを発見することがグラデーションで色卵を宿主反応を勉強特徴です。たとえば、Dainsonら、このアプローチを使用して21は、卵殻の地面の着色とスポット着色有彩色コントラストが高い、アメリカのロビンつぐみ migratorius卵をより強く拒否する傾向が設立。この発見は、このホストを処理する方法については、この場合スポッティングを寄生虫の卵を削除するかどうかを決定するために貴重な洞察力を提供します。塗料混合物をカスタマイズすると、研究者正確に操作できる実験の卵の色とホストの卵の色の類似性スポッティング パターン10、卵サイズ22卵など他の交絡要因を標準化しながら図形23。
さらにレプリケーションおよび metareplication24の古典的なと最近卵除去作業を奨励し、科学者が系統 (別のホスト種)7,22, に対して標準化された方法論を使用することが重要です。(別のホスト集団)7,22,25,26を空間し、時間 (異なった繁殖シーズン)7,22,25,26 ,27、稀だけ行われていた。方法論を標準化された28ではなかった後 artefactual 結果29,30にリードする示されていた。このタイプの連続的な変化への応答を調べ、重要な方法論的概念の数を強調する卵除去実験を複製しようとすると、研究者のためのガイドラインのセットとして本稿: コントロール巣の重要性先験的な仮説、metareplication、pseudoreplication、および色およびスペクトル解析。鳥ホスト寄生虫共進化の分野を支配、卵除去の実験にもかかわらず包括的なプロトコルが存在しません。したがって、これらのガイドライン間- とラボ内再現性 metareplication、すなわちである任意の仮説の真のテストとして、系統にわたって全体の研究を繰り返してスペースを高め、24時間に貴重なリソースとなりますが一貫した方法29,30,31を使用するときにすることができますだけ意味深長行われます。

<table><tbody><tr><td>Replicator Mini +</td> <td>Makerbot</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Professional アクリル塗料 コバルト ターコイズ ライト</td><td>ウィンザー &ニュートン</td><td>28382</td><td></td></tr><tr><td>プロフェッショナルアクリルペイントチタンホワイト</td><td>ウィンザー&ニュートン</td><td>28489</td><td></td></tr><tr><td>プロフェッショナルアクリルペイントコバルトグリーン</td><td>ウィンザー&ニュートン</td><td>28381</td><td></td></tr><tr><td>プロフェッショナルアクリルペイントコバルトターコイズ</td><td>ウィンザー&ニュートン</td><td>28449</td><td></td></tr><tr><td>プロフェッショナルアクリルペイントバーントアンバー</td><td>ウィンザー&ニュートン</td><td>28433</td><td></td></tr><tr><td>プロフェッショナルアクリルペイントレッド酸化鉄</td><td>ウィンザー&ニュートン</td><td>28486</td><td></td></tr><tr><td>プロフェッショナルアクリルペイントカドミウムオレンジ</td><td>ウィンザー&ニュートン</td><td>28437</td><td></td></tr><tr><td>プロフェッショナルアクリルペイントローアンバーライト</td><td>ウィンザー&ニュートン</td><td>28391</td><td></td></tr><tr><td>プロフェッショナルアクリルペイントイエローオーカー</td><td>ウィンザー&ニュートン</td><td>28491</td><td></td></tr><tr><td>プロフェッショナルアクリルペイント火星ブラック</td><td>ウィンザー&ニュートン</td><td>28460</td><td></td></tr><tr><td>ペイントブラシユ</td><td>トレヒト</td><td>206-FB</td><td>フィルバートブラシ</td></tr><tr><td>ペイントブラシユ</td><td>トレヒト</td><td>206-F</td><td>フラットブラシ</td></tr><tr><td>ヘアドライヤー</td>オ<td>スター202</td><td></td><td></td></tr><tr><td>光ファイバーケーブル</td><td>オーシャンオプティクス株式会社</td><td>OCF-103813</td><td>1 mカスタム分岐光ファイバーアセンブリ、青色ジップチューブ(PVDF)、3.8mm公称外径ジーケッティング、2脚</td></tr><tr><td>分光計</td>Ocean <td>Optics Inc.</td><td></td><td>200-850 nmの検出器(DET2B-200-850)とグレーティングオプション#2が取り付けられた、スリット幅50 umのJaz分光計ユニット。</td></tr><tr><td>分光器用バッテリー・SDカードモジュール</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>Jaz-B</td><td></td></tr><tr><td>光源</td><td>オーシャンオプティクス株式会社</td><td>Jaz-PX</td><td>Aパルスキセノン光源</td></tr><tr><td>ホワイトスタンダード</td><td>オーシャンオプティクス株式会社</td><td>WS-1-SL</td><td>から作られた Spectralon</td></tr><tr><td>OHAUS Adventurer Pro Scale</td><td>OHAUS</td><td>AV114C</td><td>A 精密マイクロバランス</td></tr><tr><td>Gemini-20 ポータブルスケール</td><td>AWS</td><td>Gemini-20</td><td>A 標準スケール</td></tr><tr><td>空のアルミニウム ペイント チューブ (22 ml)</td><td>Creative Mark</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>伸縮ミラー</td><td>SE</td><td>8014TM</td><td></td></tr><tr><td>GPS</td><td>Garmin</td><td>Oregon 600</td><td></td></tr><tr><td>220 グリット サンドペーパー</td><td>3M</td><td>21220-SBP-15</td><td>非常に細かいサンドペーパー</td></tr><tr><td>400 グリット サンドペーパー</td><td>3M</td><td>20400-SBP-5</td><td>非常に細かいサンドペーパー</td></tr><tr><td>の色分析ソフトウェア: 'pavo', an R package</td><td>for use in, R: A language and environment for statistical computing</td><td>v 1.3.1</td><td>https://cran.r-project.org/web/packages/pavo/index.html</td></tr><tr><td>UV クリア透明</td><td>Flock off!</td><td>UV-001</td><td>透明紫外線塗料</td></tr><tr><td>プラスチックサンドバッグ</td><td>ジップロック</td><td></td><td>スーパーマーケットで購入できるジップロックのレギュラープラスチックサンドイッチバッグ。</td></tr><tr><td>Kimwipes</td><td>Kimberly-Clark Professional</td><td>34120</td><td>11 x 21 cm Kimwipes</td></tr><tr><td>歯ブラシ</td><td>コルゲート</td><td></td><td>歯ブラシ</td></tr></tbody></table>

表現型の勾配に沿って卵除去実験を用いた卵認識の限界を探る

Probing the Limits of Egg Recognition Using Egg Rejection Experiments Along Phenotypic Gradients

ひな寄生虫は、孵化し、若いリア ホスト両親を残し他のメスの巣に卵を産みます。勉強方法ひな寄生虫は、子供を育てるにホストを操作し、ホストが寄生を検出する方法は、共進化生物学の分野で重要な洞察を提供します。彼ら自身の若い子育ての費用を支払う必要はありませんので、カッコウなど、ウシドリのひな寄生虫は進化の利点を得る。しかし、これらのコストは卵、彼ら若者や大人を含め、寄生虫のすべての発達段階に対するホスト防御の選択します。卵除去実験は、ホストの防御を研究するために使用する最も一般的な方法です。これらの実験の間に、研究者はホストの巣に実験卵を配置し、ホストの応答を監視します。色は操作多くの場合とは卵の差別とホストと実験卵間の非類似度の可能性に積極的に関連していることを期待。本稿はそのような実験の結果を分析する一貫性のある卵の色を作成する方法を説明したから卵除去実験を実施するためのガイドとして機能します。特別な注意は、ホストの認識における色バイアスを探る可能性がある色のグラデーションに沿った一意に着色された卵を含む新しいメソッドに与えられます。標準化を行わなければ、それは意味のある方法で研究の調査結果を比較することはさらに実験のますます正確なと同等の結果を得るのためこのフィールド内の標準的なプロトコルになります。

カラフルな卵モデルの生成
カスタム ペイントの混合物と自然卵の反射スペクトルは図 1A-Dに表示されます。托卵研究で使用される塗料の混合は必要があります密接にスペクトル形状 (色) と大きさ (明るさ) の面で自然な反射率計測に対応します。達成される場合実験卵の色は、ホストによって自然な卵の色として認識される必要があります。ホストの認識を評価するためにこれらの反射関連の鳥カラー スペースに変換します。こうすることで、これらの反射スペクトルの製品太陽放射照度と光受容感度が量子キャッチ33の計算に統合できます。鳥色知覚は、鳥が 3 つではなく、4 つの光受容体を使用して色を参照してください、人間のとは異なる。各頂点が特定の光受容体の相対的な刺激を表します (<strong class...

このプロトコルは、卵除去実験を実行するためのガイドラインを提供します: アウトライン化実験的絵画卵自然鳥の卵、フィールドワークを実施し、収集したデータを分析の色をエミュレートするモデル。このプロトコルは、匹敵する卵除去実験を行うための統一された方法を提供します。

Brood parasites lay their eggs in other females' nests, leaving the host parents to hatch and rear their young. Studying how brood parasites manipulate ...

この方法は、宿主が自分の卵子と寄生虫の卵子をどのように区別できるかなど、進化生態学の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、卵子拒絶実験を実施するための再現性のある技術を提供することです。まず、3Dプリントまたは彫刻されたモデルの卵の上に、チタンホワイトの均一なコートをペイントします。涼しい環境でヘアドライヤーを使用して、乾燥を早めます。乾いたら、卵に高品質のアクリル絵の具を塗って、独特の外観にします。シミは、まず手でブラシで追加し、次に歯ブラシで塗料を飛び散らせます。色を定量化するには、分光計を使用します。まず、分光器にSDカードを挿入します。SDカードをシステムにリンクするには、コントロールから[ファイルシステム]を選択し、[SDカードの検索]を選択します。これを完了するには、ホームボタンを押します。次に、光ファイバーケーブルを分光器と光源に取り付けます。ケーブルに従って、正しい端を正しいコネクタに固定します。次に、カスタマイズされたプローブチップを光ファイバープローブの端に挿入します。先に進む前に、プローブチップを95%エタノールで洗浄してください。次に、下ボタンを3回押して光源をオンにします。まず、[PX Lamp]を選択し、次に[Setup]を選択し、最後にタイミングコントロールから[Free Running]を選択します。次に、少なくとも15分待ってから測定を行い、機器をウォームアップします。マシンがウォームアップしている間、卵と最高の信号対雑音比を持つプローブとの間の標準化された距離を使用して色を測定することに注意してください。約5ミリメートルから始めて、そこから調整します。マシンがウォームアップされたら、キャリブレーションを行います。まず、ホームボタンを押して[ツール]を選択します。次に、メニューから [手動制御] を選択し、 [パラメーターの取得] を選択します。次に、ボックスカーのスムージングを設定します。カーソルを右に2回移動し、上ボタンを使用してボックスカーの設定を5に増やします。緑色の承認ボタンを使用して変更を保存します。次に、右、右、下を押してナビゲートし、平均を 10 に設定します。上ボタンを使用して10桁の数字をスクロールし、次に1つの位置を右にして、1桁の位置を設定します。完了したら、緑色の同意ボタンを押します。次に、ホームボタンを押して、[リフレクタント]オプションを選択します。次に、プローブを白い標準にしっかりと置き、上ボタンを押して保存した値を保存します。次に、プローブを光から離れた暗い場所に置きます。次に、右スクロールボタンを押して暗い標準を保存し、メニューダウンボタンを押して反射体を表示します。次に、各卵殻の反射率を6回測定します。鈍角の極の近くで 2 回、赤道で 2 回、鋭角の極で 2 回。スポットが回避されたかどうかは必ず報告してください。これらの測定は、実験卵子と、実験卵子が複製することを意図している天然宿主卵の両方に対して実行します。通常の注意を払って監視対象の巣に近づいてください。次に、実験用の卵を巣のカップの側面にスライドさせて、宿主の巣にそっと加えます。実験モデルは、宿主の卵子を損傷する可能性があるため、落とさないでください。鳥が卵の導入を見ないこと、または避けられない場合は、実験時の存在が統計的に制御されることが非常に重要です。私たちは、これが彼らの拒絶行動を説明するのに役立つという証拠を多くの種で見つけました。退却する前に、常に各巣に同じ時間留まります。数時間以内に、そしてその後定期的に、すべての巣を再訪して、実験卵に対する宿主鳥の反応を判断します。ネストをチェックするときは、伸縮ミラーを使用して、ネストまたはクラッチに直接接触しないようにしてください。ひな寄生研究で使用される塗料混合物は、スペクトル形状と大きさの点で自然反射率の測定と密接に対応している必要があります。それが紫外線と可視範囲の両方で達成された場合、実験卵子の色は宿主に自然な色の卵として認識されるはずです。鳥類の色知覚は、4つの光受容体を使用して達成されます。これら4つの光受容体からの量子キャッチは、四面体色空間内の座標に変換でき、各頂点は特定の光受容体の相対的な刺激を表します。この色空間に、塗装された卵の座標をプロットできます。ドットの色は、人間が見る卵の色です。ほとんどの研究では、宿主は、寄生卵と自分の卵子の違いなど、形質の非類似性に絶対的または対称的に反応すると仮定しています。しかし、ほとんどの形質は複数の次元に沿って変化し、表現型空間全体でそれらの応答が類似していると想定する先験的な理由はありません。表現型の範囲全体にわたって形質を操作する研究は、この仮定に異議を唱えています。アメリカのコマドリが自分の卵の明るい青色からますます異なる卵を提示されたとき、彼らは自分の卵よりも青い卵よりも頻繁にそれらを拒絶しました。アメリカのロビンはまた、斑点のある実験的な卵を、卵殻の青緑色よりも茶色であると認識すると、拒否する可能性が高いことがわかりました。ロビンは斑点のない卵を産みますが、彼らの寄生虫である茶色の頭の牛の鳥は茶色の斑点のある卵を産むため、卵はアメリカのコマドリの卵よりも茶色く見えるため、反応は適応しているように見えます。このビデオを見れば、卵子拒絶実験の実行方法についてよく理解できるはずです。この手法を習得すると、同等の結果を生み出すことができます。この手順を試行するときは、コントロールネストからデータを収集することが重要です。これは、実験的な処理に反応してホストが巣を放棄したかどうかを判断するのに役立ちます。野生動物を扱う際には注意を払うことを忘れないでください。巣を頻繁に訪れること、巣に印をつけない、可能な限り異なる場所から巣に近づいたり出たりするなどの予防措置を守ることが重要です。ご覧いただきありがとうございます、そしてあなたの実験に頑張ってください。

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