Agresja w systemach zwierzęcych jest silnie związana z nabywaniem i posiadaniem zasobów, takich jak żywność, terytorium i partnerzy. Biorąc pod uwagę ważną rolę, jaką odgrywa to w sprawności osobników, nie jest zaskakujące, że agresja ewoluowała w całym królestwie zwierząt. Jako cecha adaptacyjna, która przynosi bezpośrednie korzyści jednostkom, silny komponent uczenia się i pamięci jest związany z agresją. W rywalizacji o rangę społeczną wcześniejsze doświadczenie w walce wpływa na wynik późniejszych zawodów. Ogólnie rzecz biorąc, wcześniejsze przegrane doświadczenie wzrasta, a wygrywające doświadczenie maleje, co skutkuje prawdopodobieństwem przegranej w późniejszych walkach (zwane efektami "przegranego" i "zwycięzcy"). Efekty "przegranych" zaobserwowano u wielu gatunków, a niektóre doniesienia sugerują, że mogą one utrzymywać się przez kilka dni, podczas gdy efekty "zwycięzców" zwykle trwają krócej 2,10,11.
Pierwszy raport o agresywnym zachowaniu muszek owocowych (D. ampelophila) został napisany przez Sturtevanta w 1915 roku w artykule dotyczącym rozpoznawania płci i selekcji płci 12. Pół wieku później przeprowadzono bardziej kompleksowe badania agresji samców muszek owocowych, które opisały większość wzorców zachowań obserwowanych podczas walk muszek owocowych. Eksperymenty te prowadzono głównie w małych grupach samców i samic much obserwowanych przez godziny 13-15. Ostatnio, dzięki dodaniu potężnych narzędzi genetycznych, diadycznych układów walk jednopłciowych i krótszych czasów obserwacji, D. melanogaster stał się ważnym systemem modelowym do badań nad biologią agresji 1,16. Analiza walk między parami samców i samic much tej samej płci wykazała, że agresja wiąże się ze stereotypowymi wzorcami zachowań, które przechodzą z jednej na drugą w statystycznie wiarygodny sposób 1,17. Niektóre z zaobserwowanych wzorców zachowań są specyficzne dla płci, podczas gdy inne obserwuje się w walkach u obu płci. Walki mężczyzn osiągają wyższy poziom intensywności niż walki kobiet i skutkują powstawaniem relacji dominacji z wyraźnymi "zwycięzcami" i "przegranymi". Obecnie wiele laboratoriów rozpoczęło badania nad biochemicznymi 18, neuronalnymi 7,19-21 i genetycznymi 22 podstawami agresji. Niestety, metaanaliza badań w celu uzyskania wglądu w dynamikę walki oraz tworzenie i utrzymywanie relacji dominacji jest problematyczna ze względu na zastosowanie wielu procedur eksperymentalnych w różnych laboratoriach. Zasadniczo wszystkie techniki opisane w literaturze obejmują obchodzenie się z muchami i manipulowanie nimi w celu wprowadzenia ich na areny 19,23,24 oraz podczas eksperymentu behawioralnego 3,4 w celu przeniesienia much poza areny. Łagodne aspiracje jest najczęstszym sposobem manipulowania muchami 3,4,23-25, ale stosuje się również znieczulenie zimnem lub CO2 9,26, mimo że wcześniejsze badania wykazały już, że procedury te mają szkodliwy wpływ na zachowanie much 27,28. Zaleca się okres co najmniej 24 godzin po zastosowaniu jakichkolwiek środków znieczulających, aby zminimalizować ich wpływ na zachowanie 29,30.
Muchy uczą się na podstawie wcześniejszych doświadczeń w walce i modyfikują swoje wzorce zachowań w nowych sytuacjach, sugerując, że uczenie się i pamięć towarzyszą i są konsekwencjami agonistycznych spotkań. W tym sensie walki z muchami przypominają sytuacje uczenia się warunkowania instrumentalnego, w których muchy dowiadują się, że strategia zadziałała, a następnie coraz częściej używają jej podczas kolejnych spotkań. Muchy zmieniają swoje strategie walki po nawiązaniu relacji dominacji podczas walk, przy czym zwycięzcy rzucają się coraz częściej, a przegrani coraz rzadziej. Po okresie separacji, poprzedni przegrani wykazują znacznie bardziej uległe zachowanie i są bardzo skłonni do przegraniadrugiej walki w parze z naiwnymi muchami lub poprzednimi zwycięzcami 3,4. Jednak brak procedury eksperymentalnej, która wykluczałaby obchodzenie się z muchami, utrudnił szczegółowe badania efektów "przegranych". W niedawnym badaniu porównaliśmy dwie procedury eksperymentalne rutynowo stosowane w laboratoriach (aspiracja i znieczulenie zimnem) w celu wprowadzenia much do komór behawioralnych z nową procedurą, która eliminuje obchodzenie się z nimi. Wyniki pokazały, że znieczulenie zimnem miało znacznie większy negatywny wpływ na agresję niż aspiracja, ale nawet aspiracja zmniejszyła poziom agresywności u much. Aspiracja miała jednak bardzo istotny wpływ na uczenie się i pamięć, które towarzyszą agresji. Zgodnie z identycznym protokołem z dwiema procedurami eksperymentalnymi (aspiracja i brak przenoszenia), silny efekt "przegranego" zaobserwowano tylko wtedy, gdy obchodzenie się z muchami zostało wyeliminowane z procedury eksperymentalnej 5,6.
Idealnie, badania agresji Drosophila w laboratoriach powinny obejmować sytuacje środowiskowe, które muchy zwykle napotykają na wolności (rywalizacja o zasoby, terytorium do obrony i przestrzeń do ucieczki). Ponadto warunki eksperymentalne powinny być zoptymalizowane tak, aby niezawodnie wywoływać, obserwować i interpretować badane zachowanie (staraj się zminimalizować obchodzenie się ze zwierzętami, ograniczyć stosowanie CO2 jako środka znieczulającego i ujednolicić procedury eksperymentalne). Próbując rozwiązać większość lub wszystkie z tych problemów, zaprojektowaliśmy nowy aparat behawioralny, który eliminuje obchodzenie się z muchami przed, w trakcie i po wprowadzeniu ich na areny behawioralne. Za pomocą tych urządzeń, muchy używają swojej wrodzonej ujemnej geotaksji do przemieszczania i przenoszenia do i z komór bojowych. Eliminując obchodzenie się z muchami, protokół ma na celu: (a) zmniejszenie zmienności behawioralnej wśród osobników; b) skrócenie czasu niezbędnego muchom do interakcji i wytworzenia wyraźnych relacji dominacji (samce); oraz (c) niezawodnie indukują wystarczająco silne zmiany w zachowaniu, aby umożliwić formowanie efektów "przegranych".
Ten protokół opisuje nowy aparat eksperymentalny i procedurę krok po kroku do analizy agresji i umożliwienia powstania silnego efektu "przegranego" u D. melanogaster. Spodziewamy się, że ten aparat behawioralny można łatwo przystosować do badania innych zachowań społecznych wykazywanych przez muszki owocowe.