Temperatura jest stałym czynnikiem środowiskowym, który wpływa na funkcjonowanie i zachowanie organizmów1. Różnice w szerokości geograficznej i wysokości prowadzą do różnic w typie klimatu, na który narażone są organizmy, co skutkuje ewolucyjną selekcją ich reakcji na temperaturę2,3. Organizmy reagują na różne temperatury poprzez adaptacje morfologiczne, fizjologiczne i behawioralne, które maksymalizują wydajność w ich określonych środowiskach4. Na przykład u muszki owocowej Drosophila melanogaster populacje z różnych regionów mają różne preferencje dotyczące temperatury, wielkości ciała, czasu rozwoju, długowieczności, płodności i zdolności chodzenia w różnych temperaturach2,5,6,7. Różnorodność obserwowana między muchami różnego pochodzenia jest częściowo wyjaśniona przez zmienność genetyczną i ekspresję genów plastycznych8,9. Podobnie, gatunki Drosophila z różnych obszarów różnie rozkładają się w gradientach temperatury i wykazują różnice w odporności na ekstremalne temperatury i zimna10,11,12.
Drosophila stała się ostatnio modelem z wyboru do zrozumienia genetycznych i neuronalnych podstaw percepcji temperatury13,14,15,16,17. Ogólnie rzecz biorąc, dorosłe muchy postrzegają temperaturę za pomocą zimnych i gorących obwodowych czujników temperatury w antenach oraz przez czujniki temperatury w mózgu13,14,15,16,17,18,19,20. Receptory peryferyjne dla wysokich temperatur wyrażają Gr28b.d16 lub Pyrexia21, podczas gdy receptory chłodu na peryferiach są scharakteryzowane przez Brivido14. W mózgu temperatura jest przetwarzana przez neurony wyrażające TrpA115. Badania behawioralne nad mutantami tych szlaków poprawiają naszą wiedzę na temat przetwarzania temperatury i dają wgląd w mechanizmy, które różnią się między populacjami Drosophila z różnych regionów.
Tutaj opisujemy arenę o kontrolowanej temperaturze, która wytwarza szybkie i precyzyjne zmiany temperatury. Badacze mogą wstępnie zaprogramować te zmiany, co pozwala na ustandaryzowane i powtarzalne manipulacje temperaturą bez interwencji człowieka. Muchy są rejestrowane i śledzone za pomocą specjalistycznego oprogramowania w celu określenia ich pozycji i prędkości w różnych fazach eksperymentu. Głównym pomiarem przedstawionym w tym protokole jest prędkość chodzenia w różnych temperaturach, ponieważ jest to ekologicznie istotny wskaźnik wydajności fizjologicznej, który może określić indywidualną zdolność adaptacji termicznej5. Wraz z mutantami receptorów temperatury, technika ta może pomóc w ujawnieniu mechanizmów adaptacji termicznej na poziomie komórkowym i biochemicznym.