Name: Phenotypic 그라디언트 따라 계란 제거 실험을 사용 하 여 그 인식의 한계를 조사 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: 학습하세요 조류의 알 거부 실험 방법을 통해 기생충 알과 자신의 알을 구분하는 진화 생태학적 메커니즘을 탐구하세요. 표준화된 프로토콜로 재현 가능한 결과를 얻을 수 있습니다.

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MEH HJ 반 다니엘 교수 일리노이 대학, 어바나-샴페인에 의해 투자 되었다. 또한, 자금에 대 한 우리 감사 합니다 (M.E.H. T.G.)를 인간 프론티어 과학 프로그램 및 유럽 사회 기금 및 체코 공화국의 국가 예산 프로젝트 아니오. (하 T.G.) CZ.1.07/2.3.00/30.0041입니다. 우리 감사 바다 광학 출판 비용을 커버.

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대양 광학이이 원고에 대 한 페이지의 비용을 투자 했다.

계란 제거 실험 무리 기생충-호스트 coevolution66를 공부 하는 가장 일반적인 방법 이지만, 재료, 기술, 또는 프로토콜 표준화에 공동된 노력 부족은. 이것은 특히 메타 분석에 대 한 문제가입니다. 지금까지 호스트 계란 거절의 우리의 지식, 아니 메타-분석 연구67,68, 모방 또는 비 모방으로 간주 됩니다 포함 한 가운데 방법론 불일치에 대 한 제어 했다. (인간 기준) 모방 계란 겉보기 비 모방 것 들69, 인간의 색상 분류는 부적당 한 및 추론에 대 한 부적 절 한 것을 보여주는 것 보다 더 자주 호스트에 의해 거부 될 수 있습니다 때문에이 중요 한 문제를 나타냅니다에 관한 조류 인지18. 또한, 메타-분석 무시는 종의 동일한 호스트, 일부 연구 도망 다르게 처리, 응답<sup cla...

무리 기생충 다음 그들의 영을 인상 하 고 부모의 케어1,2,3와 관련 된 비용을 지불 수 있습니다 다른 종의 둥지에 있는 그들의 계란을 낳는다. Outwit 호스트 부분 기생충을 감지 하는 기생충 및 sleuthing 편에서 호스트를 속임수의이 행위는 두 배우에 강한 선택 압력을 제공 한다. 새 무리 기생의 경우에 이질적인 기생 계란의 호스트의 인식 선택 호스트 달걀, 모방 하는 기생충에 대 한 호스트 및 기생충4사이 진화 군비 경쟁을 합니다. 가만히 기생 공부 coevolutionary 역학 조사를 위한 모델 시스템 이기 때문에 중요 하 고 야생5의사 결정 이다. 달걀 제거 실험 분야와 생태학6interspecific 상호 작용 조사 하기 위해 사용 하는 중요 한 도구에서 새 무리 기생 공부에 사용 되는 가장 일반적인 방법 중 하나입니다.
계란 제거 실험의 과정, 연구원은 일반적으로 소개 자연 또는 계란을 모델 하 고 표준화 된 기간 동안 이러한 실험 계란에 대 한 호스트의 응답을 평가. 이러한 실험 수 둥지7, 사이 진짜 계란 (에서 변화 하는 모습)를 교환 하거나 염색 또는 그 계란 그림 진짜 계란 (필요에 따라 추가 패턴)와 그들의 원래 둥지8, 반환 또는 모델 생성의 표면 컬러9,10, 크기11및 모양12안보 등 특성 조작. 다양 한 외관의 계란에 호스트 응답 계란 거절 결정13 어떻게 다른 그 달걀14응답 유도 해야 도달 하는 사용 하는 정보 내용에 귀중 한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 최적의 수용 임계값 이론15 상태 호스트 실수로 기생 계란 (수락 오류)을 수락 하거나 실수로 자신의 차이 검토 하 여 그들의 자신의 계란 (거부 오류)을 제거의 위험을 균형 해야 합니다 (또는 그 달걀의 내부 템플릿)과 기생 계란. 따라서, 수용 임계값을 넘어 호스트 결정 자극을 참을 수 너무 다르다 존재 합니다. 기생 위험 낮은 때 수용 오류의 위험이 낮습니다 때 기생의 위험이 높습니다. 따라서, 결정 특정 컨텍스트 이며 인식된 위험 변경14,,1617으로 적절 하 게 이동 합니다.
최적의 수용 임계값 이론 호스트 호스트와 기생충 고기에서 연속 변화에 따라 결정의 기초는 가정 합니다. 따라서, 다양 한 기생충 고기 호스트 응답 측정은 얼마나 관용 (자체 phenotypic 변이)를 가진 호스트 인구는 기생 고기의 범위를 설정 하는 데 필요한. 그러나, 거의 모든 이전 연구는 여 지 없이 그 색과 maculation 치료 (예를 들면, 모방/비 모방)에 의존 했습니다. 호스트 껍질 고기 하지 변화, 생물학적으로 실용적인 기대는, 경우에 모든 것 (흉내의 정도)에 직접 비교. 그렇지 않으면, "모방" 달걀 모델 어떻게 비슷한 그것은 호스트 계란 시간과 결과18을 비교할 때 혼란에 잠재적으로 지도할 수 있던 인구 사이 달라질 수 있습니다. 이론 기생 계란과 그들의 자신의14, 반드시 특정 기생 계란 색의 차이 기반으로 결정 하는 해당 호스트를 제안 합니다. 따라서 단일 계란 모델 형식을 사용 하 여지 않습니다 호스트 결정 임계값 또는 차별 능력, 가설을 테스트 하는 이상적인 접근 하지 않으면 그냥 눈에 띄는 차이 (JND이) 계란 모델 유형 및 개별 호스트 달걀 색은 관심의 변수입니다. 이 또한 교환 또는 색상19범위의 자연에 대 한 호스트 응답을 테스트 하려면 자연 계란을 추가 하는 실험적인 연구에 적용 됩니다. 그러나, 이러한 연구 호스트와 기생충 고기에 변화에 대 한 허용, 하는 동안 그들은 특성6, conspecific 계란7을 사용 하는 경우에 특히 발견 자연 변화에 의해 제한 됩니다.
대조적으로, 다양 한 색상의 인공 계란 연구원은 자연 변이의 제약 조건에서 (예를 들어, 그들은 응답 superstimuli20을 조사할 수), 호스트 인식6의 한계를 조사 하도록 허용. 최근 연구는 그림 실험 계란 일치 하 고 껍질9 에 별색21변이의 자연적인 범위를 능가 하도록 설계 하 여 호스트 응답 phenotypic 범위에 걸쳐 측정 하 소설 기법을 사용. 기본 인지 과정을 설명할 수 있는 호스트 응답 따라 그라디언트 색상으로 계란을 공부 수용 임계값15 등 coevolved 흉내4, 이론적인 예측 사이의 지속적인 차이 기반 하기 때문에 특성입니다. 예를 들어 사용 하 여이 접근, Dainson 외. 21 그 껍질 지상 채색 및 자리 채색 색채 대비 높은 경우 미국의 로빈 Turdus migratorius 경향이 계란을 더 강하게 거부 설립. 이 어떻게이 호스트 정보를 처리,이 경우에 구경, 통해 기생 계란을 제거할지 여부를 결정 하에 중요 한 통찰력을 제공 합니다. 페인트 혼합물을 사용자 지정, 연구원은 정확 하 게 조작할 수 실험 달걀의 색과 호스트의 계란, 사이의 유사성 다른 혼동 요인 안보 패턴10, 계란 크기22 및 계란 등을 표준화 하는 동안 모양23.
추가 복제 및 metareplication24 전과 최근 계란 제거 작업의 격려, 그것은 중요 한 과학자 계통 (다른 호스트 종)7,22, 전체 표준화 방법론을 사용 공간 (다른 호스트 인구)7,22,,2526 및 시간 (다른 번 식 계절)7,22,25,26 ,27, 단지 희소 하 게 수행 했다. 표준화 된28 없었던 방법론 나중 artefactual 결과29,30이어질 표시 했다. 이 종이 달걀 제거 실험 연속 변화에 대 한 응답을 검사 하 고 중요 한 방법론 개념의 수를 강조 하는 이러한 유형의 복제 하고자 하는 연구자에 대 한 지침 역할: 제어 둥지의 중요성 선험적 가설, metareplication, pseudoreplication, 그리고 색상 및 스펙트럼 분석. 계란 제거 실험 조류 호스트 기생충 coevolution 분야 지배에 불구 하 고 아니 포괄적인 프로토콜은 아직 존재 한다. 따라서, 이러한 지침 남북 및 내부-실험실 반복성 어떤 가설의 진정한 시험 metareplication, 즉에 공간 계통, 전체 전체 연구를 반복 고 시간24, 귀중 한 자원이 될 것을 수만 의미 해질 때 일관 된 방법29,,3031를 사용 하 여.

<table><tbody><tr><td>리플리케이터 미니 +</td><td>메이커봇</td><td></td><td></td></tr><tr><td>프로페셔널 아크릴 페인트 코발트 터콰이즈 라이트</td><td>윈저 & 뉴턴</td><td>28382</td><td></td></tr><tr><td>전문 아크릴 페인트 티타늄 화이트</td><td>Winsor & 뉴턴</td><td>28489</td><td></td></tr><tr><td>프로페셔널 아크릴 페인트 코발트 그린</td><td>Winsor & 뉴턴</td><td>28381</td><td></td></tr><tr><td>프로페셔널 아크릴 페인트 코발트 청록색</td><td>Winsor & 뉴턴</td><td>28449</td><td></td></tr><tr><td>전문 아크릴 페인트 번트 엄버</td><td>Winsor & 뉴턴</td><td>28433</td><td></td></tr><tr><td>전문 아크릴 페인트 레드 산화철</td><td>Winsor & 뉴턴</td><td>28486</td><td></td></tr><tr><td>전문 아크릴 페인트 카드뮴 오렌지</td><td>Winsor & 뉴턴</td><td>28437</td><td></td></tr><tr><td>전문 아크릴 페인트 원시 엄버 라이트</td><td>Winsor & 뉴턴</td><td>28391</td><td></td></tr><tr><td>프로페셔널 아크릴 페인트 옐로우 오커</td><td>윈저 & 뉴턴</td><td>28491</td><td></td></tr><tr><td>프로페셔널 아크릴 페인트 화성 블랙</td><td>Winsor & 뉴턴</td><td>28460</td><td></td></tr><tr><td>페인트 브러시</td><td>위트레흐트</td><td>206-FB</td><td>필버트 브러시</td></tr><tr><td>페인트 브러시</td><td>위트레흐트</td><td>206-F</td><td>플랫 브러시</td></tr><tr><td>헤어 드라이어</td><td>오스터</td><td>202</td><td></td></tr><tr><td>광섬유 케이블</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>OCF-103813</td><td>파란색 지퍼 튜브(PVDF), 3.8mm 공칭 OD jeacketing 및 2개의 다리</td></tr><tr><td>분광계</td><td>Ocean Optics Inc.</td>가 있는 1m 맞춤형 분기 광섬유 어셈블리<td></td><td>200-850nm 검출기(DET2B-200-850)와 함께 설치된 50um 슬릿 폭의 Jaz 분광계 장치 및 격자 옵션 # 2.</td></tr><tr><td>분광계용 배터리 및 SD 카드 모듈</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>Jaz-B</td><td></td></tr><tr><td>광원</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>Jaz-PX</td><td>A 펄스 크세논 광원</td></tr><tr><td>백색 표준</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td></td><td>Spectralon</td></tr><tr><td>OHAUS Adventurer Pro Scale</td><td>OHAUS</td><td>AV114C</td><td>A 정밀 마이크로 밸런스</td></tr><tr><td>Gemini-20 휴대용 스케일</td><td>AWS</td><td>Gemini-20</td><td>A 표준 스케일</td></tr><tr><td>빈 알루미늄 페인트 튜브 (22ml)</td><td>로</td> 만든 WS-1-SL Creative Mark <td>NA</td><td></td></tr><tr><td>텔레스코픽 미러</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>220방 사포</td><td>3M</td><td>21220-SBP-15</td><td>아주 좋은 사포</td></tr><tr><td>400방 사포</td><td>3M</td><td>20400-SBP-5</td><td>아주 좋은 사포</td></tr><tr><td>색상 분석 소프트웨어: ' pavo',</td><td>R: 통계 컴퓨팅을 위한 언어 및 환경</td><td>v 1.3.1</td><td></td></tr><tr><td>https://cran.r-project.org/web/packages/pavo/index.html UV 투명</td><td>플록 오프!</td><td>UV-001</td><td>투명 자외선 페인트</td></tr><tr><td>플라스틱 샌드위치 백</td><td>Ziploc</td><td></td><td>슈퍼마켓에서 구입할 수 있는 Ziploc의 일반 플라스틱 샌드위치 백.</td></tr><tr><td>Kimwipes</td><td>킴벌리 클락 프로페셔널</td><td>34120</td><td>11 x 21 cm kimwipes</td></tr><tr><td>칫솔</td><td>Colgate</td><td></td><td>칫솔</td></tr></tbody></table>

phenotypic 그라디언트 따라 계란 제거 실험을 사용 하 여 그 인식의 한계를 조사

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

무리 기생충 알을 그들의 다른 여자의 둥지에 해치 고 그들의 영을 후방 호스트 부모. 공부 어떻게 가만히 기생충 그들의 영을 양육으로 호스트를 조작 하 고 호스트 기생을 검출 하는 방법 coevolutionary 생물학의 분야에서 중요 한 통찰력을 제공 합니다. 무리 기생충, 뻐꾸기 등 cowbirds, 그들은 그들의 자신의 영을 양육의 비용을 지불할 필요가 없기 때문에 진화 이점을 얻을. 그러나, 이러한 비용 기생충, 계란, 그들의 영, 그리고 성인을 포함 하 여 모든 발달 단계에 대 한 호스트 방어에 대 한 선택 합니다. 달걀 제거 실험 호스트 방어를 공부 하는 데 사용 하는 가장 일반적인 방법은 있습니다. 이 실험 동안 연구원 호스트 둥지에 실험적인 계란을 배치 하 고 모니터링 호스트 응답 하는 방법. 색상은 종종 조작, 그리고 기대 그 차별과 호스트와 실험에 그 간의 호환성의 학위의 가능성은 긍정적으로 관련. 이 종이 같은 실험의 결과 분석을 일관 된 계란 색을 만드는 방법을 설명에서 계란 제거 실험에 대 한 가이드로 제공 합니다. 특별 한 주의 잠재력이 호스트 인식에 색깔 편견을 탐구 하는 새로운 방법을 색상 그라디언트 따라 고유 색된 계란을 포함에 주어 집니다. 표준화, 없이 그것은 결과 의미 있는 방식으로; 연구 사이 비교할 수 이 필드는 표준 프로토콜 추가 실험에 대 한 점점 더 정확 하 고 비교 결과 대 한 수 있습니다.

화려한 달걀 모델 생성
사용자 정의 페인트 혼합물과 자연 계란의 반사율 스펙트럼은 그림 1A-D에 표시 됩니다. 가만히 기생 연구에 사용 되는 페인트 혼합물 자연 반사율 측정 스펙트럼 모양 (색) 및 크기 (밝기)와 밀접 하 게 일치 해야 합니다. 달성 하는 경우 자연 계란 색으로 실험 계란의 색상 호스트에 의해 인식 해야 합니다. 호스트 인식 평가,이 reflectances 관련 조류 색상 공간으로 변환 한다. 이렇게 하려면 이러한 반사율 스펙트럼의 제품 태양 irradiance 및 포토 리셉터 감도 양자 띈다33계산을 통합할 수 있습니다. 새 색상 인식은 새 4, 보다는 오히려 3 개의 대뇌를 사용 하 여...

이 프로토콜은 계란 제거 실험을 실행 하기 위한 지침을 제공 합니다: 실험적인 그림에 대 한 개요 기술 계란 천연 조류 계란, 현장, 실시 하 고 수집 된 데이터 분석의 색상을 흉내 낸 모델. 이 프로토콜 비교 계란 제거 실험을 실시 하기 위한 획 일 한 방법을 제공 한다.

Phenotypic 그라디언트 따라 계란 제거 실험을 사용 하 여 그 인식의 한계를 조사

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

이 방법은 숙주가 자신의 알과 기생충의 알을 어떻게 구별할 수 있는지와 같은 진화 생태학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 난자 거부 실험을 수행하기 위한 재현 가능한 기술을 제공한다는 것입니다. 시작하려면 3D 프린팅 또는 다른 방식으로 조각된 모델 달걀 위에 티타늄 화이트를 균일하게 칠합니다.시원한 환경에서 헤어드라이어를 사용하여 건조를 촉진하십시오. 건조되면 계란에 고품질 아크릴 물감을 바르면 독특한 모양을 만들 수 있습니다. 먼저 손으로 브러시를 사용하여 반점을 추가 한 다음 칫솔로 페인트를 뿌려 추가 할 수 있습니다.색상을 정량화하려면 분광계를 사용하십시오. 먼저 SD 카드를 분광계에 삽입합니다. SD 카드를 시스템에 연결하려면 컨트롤에서 파일 시스템을 선택한 다음 SD 카드 찾기를 선택합니다.홈 버튼을 눌러 이 작업을 완료하십시오. 그런 다음 광섬유 케이블을 분광계와 광원에 연결합니다. 케이블을 따라 올바른 끝을 올바른 커넥터에 고정합니다.그런 다음 맞춤형 프로브 팁을 광섬유 프로브 끝에 삽입합니다. 계속하기 전에 프로브 팁을 95% 에탄올로 세척하십시오. 그런 다음 아래쪽 버튼을 세 번 눌러 광원을 켭니다.먼저 PX 램프를 선택한 다음 설정을 선택하고 마지막으로 타이밍 컨트롤에서 자유 실행을 선택합니다. 그런 다음 기기가 예열될 때까지 측정을 수행하기 전에 최소 15분을 기다립니다. 기계가 예열되는 동안 신호 대 잡음비가 가장 좋은 계란과 프로브 사이의 표준화된 거리를 사용하여 색상을 측정하도록 주의하십시오.약 5mm에서 시작하여 거기에서 조정하십시오. 기계가 예열되면 보정하십시오. 홈 버튼을 눌러 도구를 선택하는 것으로 시작합니다.그런 다음 메뉴에서 Manual control(수동 제어)을 선택한 다음 Acquire Parameters(매개변수 획득)를 선택합니다. 이제 박스카 스무딩을 설정합니다. 커서를 오른쪽으로 두 번 이동한 다음 위로 버튼을 사용하여 박스카 설정을 5로 높입니다.녹색 수락 버튼을 사용하여 변경 사항을 저장합니다. 그런 다음 아래, 오른쪽, 오른쪽을 눌러 탐색하여 평균을 10으로 설정합니다. 위쪽 버튼을 사용하여 10자리 숫자를 스크롤한 다음 한 위치를 오른쪽으로 클릭하고 1 숫자의 위치를 설정합니다.완료되면 녹색 수락 버튼을 누릅니다. 그런 다음 홈 버튼을 누르고 반사제 옵션을 선택합니다. 그런 다음 프로브를 흰색 표준에 단단히 놓고 Up 버튼을 눌러 저장된 값을 저장합니다.이제 프로브를 빛에서 떨어진 어두운 곳에 놓습니다. 그런 다음 오른쪽 스크롤 버튼을 눌러 어두운 표준을 저장하고 Menu Down 버튼을 눌러 반사체를 봅니다. 이제 각 달걀 껍질의 반사체를 6번 측정합니다.두 번은 뭉툭한 극 근처에서, 두 번은 적도에서, 두 번은 뾰족한 극점 근처에서. 반점을 피하고 있는지 여부를 반드시 보고하십시오. 실험 난자와 자연 숙주 난자 모두에 대해 이러한 측정을 수행하며, 이는 실험 난자가 복제하려는 것입니다.평소와 같이 주의하면서 모니터링되는 둥지에 접근하십시오. 그런 다음 실험용 알을 둥지 컵 옆으로 밀어 넣어 숙주의 둥지에 부드럽게 추가합니다. 숙주 알을 손상시킬 수 있으므로 실험 모델을 떨어뜨리지 마십시오.새들이 알이 소개되는 것을 않는 것이 매우 중요하며, 불가피한 경우 실험 당시의 존재가 통계적으로 통제되는 것을 지켜보지 않는 것이 매우 중요합니다. 우리는 많은 종에서 이것이 그들의 거부 행동을 설명하는 데 도움이 될 수 있다는 증거를 발견했습니다. 후퇴하기 전에 항상 같은 시간 동안 각 둥지에 머물러 있습니다.몇 시간 내에, 그리고 그 후 주기적으로 모든 둥지를 다시 방문하여 실험용 알에 대한 숙주 새의 반응을 확인하십시오. 둥지를 확인할 때는 망원경 거울을 사용하여 둥지나 클러치에 직접 닿지 않도록 하십시오. 무리 기생 연구에 사용되는 페인트 혼합물은 스펙트럼 모양과 크기 측면에서 자연 반사제 측정과 밀접하게 일치해야 합니다.이것이 자외선 범위와 가시 범위 모두에 걸쳐 달성된다면, 실험용 난자의 색깔은 숙주에 의해 자연적인 색깔의 난자로 인식되어야 합니다. 조류의 색 인식은 4개의 광 수용체를 사용하여 이루어집니다. 이 4개의 광 수용체에서 얻은 양자 캐치는 사면체 색 공간 내의 좌표로 변환될 수 있으며, 여기서 각 꼭짓점은 특정 광 수용체의 상대적 자극을 나타냅니다.이 색 공간에는 페인트 칠한 달걀의 좌표를 그릴 수 있습니다. 점의 색깔은 인간이 보는 달걀의 색깔입니다. 대부분의 연구는 숙주가 기생 난자와 자신의 난자 사이의 차이와 같은 형질의 차이에 절대적 또는 대칭적인 방식으로 반응한다고 가정했습니다.그러나 대부분의 형질은 여러 차원에 따라 다양하며 그들의 반응이 표현형 공간 전반에 걸쳐 유사해야 한다고 가정할 선험적 이유는 없습니다. 전체 표현형 범위에 걸쳐 형질을 조작하는 연구는 이러한 가정에 이의를 제기합니다. 아메리카 울새에게 자기 알의 밝은 푸른색과 점점 더 다른 알이 주어졌을 때, 그들은 자신의 알보다 더 푸른 알보다 더 자주 그 알을 거부했다.미국 울새는 또한 점박이 실험용 알을 알 껍질의 청록색보다 더 갈색으로 인식할 때 그 점을 거부할 가능성이 더 높은 것으로 밝혀졌습니다. 울새는 점박이가 없는 알을 낳지만, 그들의 기생충인 갈색 머리 암소 새는 갈색 반점이 있는 알을 낳기 때문에 알이 미국 울새의 알보다 갈색으로 보이기 때문에 반응이 적응적인 것으로 보입니다. 이 비디오를 시청한 후에는 난자 거부 실험을 실행하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.이 기술을 숙달하면 비슷한 결과를 얻을 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 컨트롤 둥지에서 데이터를 수집하는 것이 중요합니다. 이것은 숙주가 실험적 치료에 대한 반응으로 둥지를 버리는지 여부를 결정하는 데 도움이 됩니다.야생 동물과 함께 일하는 동안 주의를 기울이는 것을 잊지 마십시오. 둥지를 자주 방문하지 않고, 둥지를 표시하지 않으며, 가능하면 다른 위치에서 둥지에 접근하거나 떠나는 것과 같은 예방 조치를 준수하는 것이 중요합니다. 지켜봐 주셔서 감사드리며 실험에 행운을 빕니다.

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연구

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Behavior

행동

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