$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Odkąd Geoff Parker zauważył powszechność konkurencji plemników u owadów i jej ewolucyjne implikacje 2, nastąpił gwałtowny wzrost badań nad Drosophila i innymi gatunkami, które próbowały rzucić nieco światła na to zjawisko na wielu różnych poziomach. Niektóre przykłady obszarów zainteresowania to badanie jego zmienności w naturalnych populacjach 9,10, jego architektura genetyczna i znaczenie podstawowych czynników genetycznych 11-14 oraz jego rola w napędzaniu koewolucji między płciami 15,16. W D. Samice melanogaster, ograniczona pojemność wyspecjalizowanych narządów do przechowywania nasienia, pary spermateki i pojemnika nasiennego 6,17, przyczynia się do konkurencji plemników pochodzących od różnych samców. Około 1,500 plemników jest przenoszonych podczas krycia do samicy, ale tylko ~500 może być zmieszczonych we wspomnianych narządach 18,19. W laboratorium kontrolowane eksperymenty z podwójnym kryciem z udziałem referencyjnego samca i jednego lub więcej samców będących przedmiotem zainteresowania były szeroko stosowane do oceny zdolności konkurencyjnej plemników 7,8.
Zdolność konkurencyjna plemników jest szacowana jako proporcja potomstwa spłodzonego przez eksperymentalnego samca w eksperymentach podwójnego krycia w stosunku do całego potomstwa, tj. zarówno od eksperymentalnych, jak i referencyjnych samców. Zdolność konkurencyjna plemników składa się z dwóch elementów, z których każdy jest oceniany w osobnym teście. W teście ofensywnym ocenia się zdolność eksperymentalnego plemnika męskiego do wyparcia plemnika z pierwszego samca, tj. samca referencyjnego. I odwrotnie, w teście obronnym ocenia się zdolność eksperymentalnego plemnika męskiego do opierania się przemieszczeniu lub zmniejszania powodzenia zapłodnienia referencyjnego plemnika męskiego. W zależności od rodzaju testu, obrony lub ataku, zdolność konkurencyjną plemników szacuje się na podstawie wyników odpowiednio P1 lub P2. P1 i P2 mogą przyjmować tylko wartości z zakresu od 0 do 1. Wartości pośrednie są zwykle interpretowane jako pośrednie dowody na mieszanie się plemników, co sugeruje fizjologiczny scenariusz obejmujący bezpośrednią konkurencję plemników. Kierując się tym samym rozumowaniem, wartości ekstremalne mogą być interpretowane jako dowód na silną różnicową zdolność konkurencyjną plemników. Wczesne badania wykazały, że P2 u D. melanogaster wzrasta o ponad 0,8 wraz z wydłużeniem czasu między dwoma kryciami 7. Ten sam eksperymentalny projekt został zastosowany u innych gatunków Drosophila, przy czym P2 jest powszechnie stosowaną statystyką w badaniach oceniających zdolność konkurencyjną plemników 20. W przypadku większości gatunków wartości P2 badanych szczepów są wyższe niż 0,6 21. Niemniej jednak kilka innych mechanizmów niezwiązanych z bezpośrednią konkurencją między plemnikami różnych samców może dawać identyczne wyniki (patrz Dyskusja).
Odróżnienie potomstwa spłodzonego przez pierwszego lub drugiego samca jest możliwe dzięki użyciu łatwych do zidentyfikowania markerów. We wczesnych badaniach jeden z samców został napromieniowany subletalnymi dawkami, na przykład promieni rentgenowskich, tak że praktycznie wszystkie komórki jajowe zapłodnione napromieniowanymi plemnikami nie wykluły się 7. W związku z tym najczęściej stosowanymi markerami są mutacje zmieniające pigmentację oczu lub kształt skrzydeł. Przykładami tych pierwszych są mutacje bw (brązowy) 9, cn (cynobr)22 i w (biały) 23, podczas gdy mutacja Cy (kędzierzawy) 24 odpowiada drugiemu typowi fenotypów; Niektóre z tych mutacji zostały połączone u tej samej osoby, np. CN BW. W mniejszym stopniu wykorzystano również allozymy 25 i mikrosatelity 26,27 o znanych wzorcach dziedziczenia.
Eksperymentalny projekt testowania różnic w zdolności konkurencyjnej plemników opisany tutaj jest zasadniczo zgodny z projektem Clarka i wsp. 9. Wyniki uzyskane z tych doświadczeń dostarczają informacji wyłącznie o zróżnicowanym ojcostwie badanych eksperymentalnych typów męskich. Testy, które uwzględniają również różnice w dopasowaniu po zapłodnieniu 14,28 i technikach wizualizacji plemników 24, umożliwiają interpretację różnic w wynikach P1 (lub P2) jako różnic w kompetencjach plemników.
Rysunek 1 przedstawia uzasadnienie zarówno testów ofensywnych, jak i defensywnych. Aby zilustrować logistykę tego procesu, szczegółowo wyjaśniony zostanie eksperyment ofensywny przeprowadzony na D. melanogaster 14. Ten konkretny test ofensywny został wykorzystany do zbadania mierzalnego wpływu wielogenowego łańcucha pośredniego dyneiny specyficznego dla plemników (Sdic) na zdolność konkurencyjną plemników. Wszyscy członkowie tej wielogenowej rodziny żyją w tandemie na chromosomie X. Samce nokautujące zostały wygenerowane przez usunięcie klastra Sdic. Ponieważ usunięty segment zawierał również niezbędny gen krótkiego skrzydła (sw), a celem badania była ocena znaczenia Sdic, samce z delecją Sdic-sw zostały uratowane przez transgeniczną kopię sw (symbolizowaną jako P{sw}, która również zawierała mini-biały gen reporterowy) na chromosomie 2. Kolor oczu był używany jako widoczny marker do identyfikacji ojcostwa. Wszystkie muchy były na białym zmutowanym tle, z wyjątkiem tych ze szczepu Oregon-R, które były używane jako referencyjne samce.