Name: Badanie granic rozpoznawania jaj za pomocą eksperymentów z odrzucaniem jaj wzdłuż gradientów fenotypowych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-22T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 34 s
Description: Poznaj metodę eksperymentów z odrzucaniem jaj w ekologii ewolucyjnej. Protokół obejmuje malowanie modeli jaj farbami akrylowymi i analizę spektrometryczną koloru. Umożliwia badanie zachowań ptaków wobec pasożytniczych jaj.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

MEH został ufundowany przez profesurę HJ Van Cleave'a na Uniwersytecie Illinois, Urbana-Champaign. Ponadto za dofinansowanie dziękujemy Programowi Human Frontier Science (dla M.E.H. i T.G.) oraz Europejskiemu Funduszowi Społecznemu i budżetowi państwa Republiki Czeskiej, nr projektu. CZ.1.07/2.3.00/30.0041 (do T.G.). Dziękujemy firmie Ocean Optics za pokrycie kosztów publikacji.

<ol><li>Davies, N. B., Brooke, M. deL. An experimental study of co-evolution between the cuckoo, Cuculus canorus, and its hosts. I. Host egg discrimination. Journal of Animal Ecology. 58 (1), 207-224 (1989).</li>
<li>Feeney, W. E., Welbergen, J. A., Langmore, N. E. Advances in the study of coevolution between avian brood parasites and their hosts. Annu Rev Ecol Evol Syst. 45, 227-246 (2014).</li>
<li>Kilner, R. M., Madden, J. R., Hauber, M. E. Brood parasitic cowbird nestlings use host young to procure resources. Science. 305 (5685), 877-879 (2004).</li>
<li>Dawkins, R., Krebs, J. R. Arms races between and within species. Proc R Soc Lond B. 205, 489-511 (1979).</li>
<li>Wyllie, I. <a target="_blank" href="null">The cuckoo</a>. , B.T. Batsford Ltd. London. (1981).</li>
<li>Hauber, M. E., et al. The value of artificial stimuli in behavioral research: making the case for egg rejection studies in avian brood parasitism. Ethology. 121 (6), 521-528 (2015).</li>
<li>Samas, P., Hauber, M. E., Cassey, P., Grim, T. Host responses to interspecific brood parasitism: a by-product of adaptations to conspecific parasitism? Front Zool. 11 (1), 34(2014).</li>
<li>Bán, M., Moskát, C., Barta, Z., Hauber, M. E. Simultaneous viewing of own and parasitic eggs is not required for egg rejection by a cuckoo host. Behav Ecol. 24 (4), 1014-1021 (2013).</li>
<li>Hanley, D., et al. Egg discrimination along a gradient of natural variation in eggshell coloration. Proc R Soc B. 284 (1848), 20162592(2017).</li>
<li>Moskat, C., et al. Discordancy or template-based recognition? Dissecting the cognitive basis of the rejection of foreign eggs in hosts of avian brood parasites. J Exp Biol. 213 (11), 1976-1983 (2010).</li>
<li>Marchetti, K. Egg rejection in a passerine bird: size does matter. Anim Behav. 59, 877-883 (2000).</li>
<li>Zölei, A., Hauber, M. E., Geltsch, N., Moskát, C. Asymmetrical signal content of egg shape as predictor of egg rejection by great reed warblers, hosts of the common cuckoo. Behaviour. 149 (3-4), 391-406 (2012).</li>
<li>Rothstein, S. I. Mechanisms of avian egg recognition: which egg parameters elicit responses by rejecter species? Behav Ecol Sociobiol. 11 (4), 229-239 (1982).</li>
<li>Davies, N. B., Brooke, M. deL., Kacelnik, A. Recognition errors and probability of parasitism determine whether reed warblers should accept or reject mimetic cuckoo eggs. Proc R Soc B. 263 (1), 925-931 (1996).</li>
<li>Reeve, H. K. The evolution of conspecific acceptance thresholds. Am Nat. 133 (3), 407(1989).</li>
<li>Mermoz, M. E., Haupt, C., Fernández, G. J. Brown-and-yellow marshbirds reduce their acceptance threshold of mimetic brood parasite eggs in the presence of non-mimetic eggs. J Ethol. 34 (1), 65-71 (2015).</li>
<li>Hauber, M. E., Moskát, C., Bán, M. Experimental shift in hosts' acceptance threshold of inaccurate-mimic brood parasite eggs. Biol Lett. 2 (2), 177-180 (2006).</li>
<li>Grim, T. Mimicry vs. similarity: which resemblances between brood parasites and their hosts are mimetic and which are not? Biol J Linn Soc. 84 (1), 69-78 (2005).</li>
<li>Lahti, D. C. The limits of artificial stimuli in behavioral research: the Umwelt gamble. Ethology. 121 (4), 529-537 (2015).</li>
<li>Alvarez, F. Attractive non-mimetic stimuli in Cuckoo Cuculus canorus eggs. Ibis. 141, 142-144 (1999).</li>
<li>Dainson, M., Hauber, M. E., López, A. V., Grim, T., Hanley, D. Does contrast between eggshell ground and spot coloration affect egg rejection? Sci Nat. 104, 54(2017).</li>
<li>Grim, T., et al. Constraints on host choice: why do parasitic birds rarely exploit some common potential hosts? J Anim Ecol. 80 (3), 508-518 (2011).</li>
<li>Underwood, T. J., Sealy, S. G. Influence of shape on egg discrimination in American robins and gray catbirds. Ethology. 112, 164-173 (2006).</li>
<li>Johnson, D. H. The importance of replication in wildlife research. J Wildl Manage. 66 (4), 919-932 (2002).</li>
<li>Stokke, B. G., et al. Predictors of resistance to brood parasitism within and among reed warbler populations. Behav Ecol. 19 (3), 612-620 (2008).</li>
<li>Soler, J. J., Martínez, J. G., Soler, M., Pape Møller, A. Coevolutionary interactions in a host-parasite system. Ecol Lett. 4, 470-476 (2001).</li>
<li>Thorogood, R., Davies, N. B. Reed warbler hosts fine-tune their defenses to track three decades of cuckoo decline. Evolution. 67, 3545-3555 (2013).</li>
<li>Robert, M., Sorci, G. Rapid increase of host defence against brood parasites in a recently parasitized area: the case of village weavers in Hispaniola. Proc R Soc B. 266, 941-946 (1999).</li>
<li>Lahti, D. C. Evolution of bird eggs in the absence of cuckoo parasitism. Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (50), 18057-18062 (2005).</li>
<li>Lahti, D. C. Persistence of egg recognition in the absence of cuckoo brood parasitism: pattern and mechanism. Evolution. 60 (1), 157-168 (2006).</li>
<li>Grim, T., Stokke, B. G. In the light of introduction: Importance of introduced populations for the study of brood parasite-host coevolution. <a target="_blank" href="null">Biological invasions and animal behaviour</a>. Weis, J. S., Sol, D. , Cambridge University Press. Cambridge, UK. 133-157 (2016).</li>
<li>Igic, B., et al. Using 3D printed eggs to examine the egg-rejection behaviour of wild birds. PeerJ. 3, e965(2015).</li>
<li>Maia, R., Eliason, C. M., Bitton, P., Doucet, S. M., Shawkey, M. D. pavo: an R package for the analysis, visualization and organization of spectral data. Methods Ecol Evol. 4 (10), 906-913 (2013).</li>
<li>Hart, N. S., Vorobyev, M. Modelling oil droplet absorption spectra and spectral sensitivities of bird cone photoreceptors. J Comp Physiol A. 191 (4), 381-392 (2005).</li>
<li>Govardovskii, V. I., Fyhrquist, N., Reuter, T., Kuzmin, D. G., Donner, K. In search of the visual pigment template. Vis Neurosci. 17, 509-528 (2000).</li>
<li>Vorobyev, M., Osorio, D., Bennett, A. T. D., Marshall, N. J., Cuthill, I. C. Tetrachromacy, oil droplets and bird plumage colours. J Comp Physiol A. 183 (5), 621-633 (1998).</li>
<li>Endler, J. A., Mielke, P. W. Comparing entire colour patterns as birds see them. Biol J Linn Soc. 86 (4), 405-431 (2005).</li>
<li>Hart, N. S. The visual ecology of avian photoreceptors. Prog Retin Eye. 20 (5), 675-703 (2001).</li>
<li>Hart, N. S. Vision in the peafowl (Aves: Pavo cristatus). J Exp Biol. 205 (24), 3925-3935 (2002).</li>
<li>Hart, N. S., Partridge, J. C., Cuthill, I. C., Bennett, A. T. D. Visual pigments, oil droplets, ocular media and cone photoreceptor distribution in two species of passerine bird: the blue tit (Parus caeruleus L.) and the blackbird (Turdus merula L). J Comp Physiol A. 186 (4), 375-387 (2000).</li>
<li>Stoddard, M. C., Prum, R. O. Evolution of avian plumage color in a tetrahedral color space: a phylogenetic analysis of new world buntings. Am Nat. 171 (6), 755-776 (2008).</li>
<li>Vorobyev, M., Osorio, D. Receptor noise as a determinant of colour thresholds. Proc R Soc Lond B. 265 (1394), 351-358 (1998).</li>
<li>Siddiqi, A., Cronin, T. W., Loew, E. R., Vorobyev, M., Summers, K. Interspecific and intraspecific views of color signals in the strawberry poison frog Dendrobates pumilio. J Exp Biol. 207, 2471-2485 (2004).</li>
<li>Olsson, P., Lind, O., Kelber, A. Bird colour vision: behavioural thresholds reveal receptor noise. J Exp Biol. 218, 184-193 (2015).</li>
<li>Pike, T. W. Preserving perceptual distances in chromaticity diagrams. Behav Ecol. 23, 723-728 (2012).</li>
<li>Underwood, T. J., Sealy, S. G. Behavior of warbling vireos ejecting real and artificial cowbird eggs. Wilson J Ornithol. 123 (2), 395-400 (2011).</li>
<li>Rohwer, S., Spaw, C. D. Evolutionary lag versus bill-size constraints: a comparative study of the acceptance of cowbird eggs by old hosts. Evol Ecol. 2 (1), 27-36 (1988).</li>
<li>Martin-Vivaldi, M., Soler, M., Møller, A. P. Unrealistically high costs of rejecting artificial model eggs in cuckoo Cuculus canorus hosts. J Avian Biol. 3 (2), 295-301 (2002).</li>
<li>Samaš, P., Heryán, J., Grim, T. How does urbanization affect dispersal in Eurasian blackbirds (Turdus merula)? Sylvia. 49, 21-38 (2013).</li>
<li>Baicich, P. J., Harrison, C. J. O. <a target="_blank" href="null">A guide to the nests, eggs, and nestlings of North American birds</a>. , Academic Press. San Diego. (1997).</li>
<li>Hanley, D., Samaš, P., Heryán, J., Hauber, M. E., Grim, T. Now you see it, now you don't: flushing hosts prior to experimentation can predict their responses to brood parasitism. Sci Rep. 5 (1), 9060(2015).</li>
<li>Grim, T., Samaš, P., Hauber, M. The repeatability of avian egg ejection behaviors across different temporal scales, breeding stages, female ages and experiences. Behav Ecol Sociobiol. 68 (5), 749-759 (2014).</li>
<li>Hanley, D., et al. Dynamic egg color mimicry. Ecol Evol. 6 (12), 4192-4202 (2016).</li>
<li>Hanley, D., Samaš, P., Hauber, M. E., Grim, T. Who moved my eggs? An experimental test of the egg arrangement hypothesis for the rejection of brood parasitic eggs. Anim Cogn. 18 (1), 299-305 (2015).</li>
<li>Samaš, P., et al. Ecological predictors of reduced avian reproductive investment in the southern hemisphere. Ecography. 36 (7), 809-818 (2013).</li>
<li>Bolker, B. M. Linear and generalized linear mixed models. <a target="_blank" href="null">Ecol Stat Contemp theory Appl</a>. , 309-334 (2015).</li>
<li>Nakagawa, S., Johnson, P. C. D., Schielzeth, H. The coefficient of determination R2 and intra-class correlation coefficient from generalized linear mixed-effects models revisited and expanded. J R Soc Interface. 14 (134), 20170213(2017).</li>
<li>Nagelkerke, N. J. D. A note on a general definition of the coefficient of determination. Biometrika. 78 (3), 691-692 (1991).</li>
<li>Zuur, A. F., Ieno, E. N., Walker, N., Saveliev, A. A., Smith, G. M. <a target="_blank" href="null">Mixed effects models and extensions in ecology with R. Stat Biol Heal</a>. , Springer. New York. New York, NY. (2009).</li>
<li>Grafen, A., Hails, R. <a target="_blank" href="null">Modern statistics for the life sciences</a>. , Oxford University Press. Oxford. (2002).</li>
<li>Zuur, A. F., Ieno, E. N., Elphick, C. S. A protocol for data exploration to avoid common statistical problems. Methods Ecol Evol. 1 (1), 3-14 (2010).</li>
<li>Christensen, R. H. B., Hansen, M. K. <a target="_blank" href="https://cran.r-project.org/src/contrib/Archive/binomTools/">binomTools: Performing diagnostics on binomial regression models</a>. , 
 <a target="_blank" href="https://cran.r-project.org/src/contrib/Archive/binomTools/">https://cran.r-project.org/src/contrib/Archive/binomTools/</a> (2011).</li>
<li>Lotem, A., Nakamura, H., Zahavi, A. Constraints on egg discrimination and cuckoo-host co-evolution. Anim Behav. 49 (5), 1185-1209 (1995).</li>
<li>Burnham, K. P., Anderson, D. R. <a target="_blank" href="null">Model selection and multimodel inference: a practical information-theoretic approach</a>. 60, Springer. New York, NY. (2002).</li>
<li>Whittingham, M. J., Stephens, P. A., Bradbury, R. B., Freckleton, R. P. Why do we still use stepwise modelling in ecology and behaviour? J Anim Ecol. 75 (5), 1182-1189 (2006).</li>
<li>Hanley, D., Grim, T., Cassey, P., Hauber, M. E. Not so colourful after all: eggshell pigments constrain avian eggshell colour space. Biol Lett. 11 (5), 20150087(2015).</li>
<li>Fecheyr-Lippens, D. C., et al. The cuticle modulates ultraviolet reflectance of avian eggshells. Biol Open. 4, 753-759 (2015).</li>
<li>Hanley, D., Grim, T., Cassey, P., Hauber, M. E. <a target="_blank" href="https://doi.org/10.5061/dryad.2q3r2">Data from: Not so colourful after all: eggshell pigments constrain avian eggshell colour space.</a> Dryad Digital Repos. , 
 <a target="_blank" href="https://doi.org/10.5061/dryad.2q3r2">https://doi.org/10.5061/dryad.2q3r2</a> (2015).</li>
<li>Hanley, D., et al. <a target="_blank" href="https://doi.org/10.5061/dryad.mm3kr">Data from: Egg discrimination along a gradient of natural variation in eggshell coloration.</a> Dryad Digital Repos. , 
 <a target="_blank" href="https://doi.org/10.5061/dryad.mm3kr">https://doi.org/10.5061/dryad.mm3kr</a> (2017).</li>
<li>Grim, T. Equal rights for chick brood parasites. Ann Zool Fennici. 44 (March), 1-7 (2007).</li>
<li>Medina, I., Langmore, N. E. The costs of avian brood parasitism explain variation in egg rejection behaviour in hosts. Biol Lett. 11 (7), 20150296(2015).</li>
<li>Soler, M. Long-term coevolution between avian brood parasites and their hosts. Biol Rev. 89 (3), 688-704 (2014).</li>
<li>Cassey, P., Honza, M., Grim, T., Hauber, M. E. The modelling of avian visual perception predicts behavioural rejection responses to foreign egg colours. Biol Lett. 4 (5), 515-517 (2008).</li>
<li>Hale, K., Briskie, J. V. Response of introduced European birds in New Zealand to experimental brood parasitism. J Avian Biol. 38 (2), 198-204 (2007).</li>
<li>Igic, B., et al. Detecting pigments from colourful eggshells of extinct birds. Chemoecology. 20, 43-48 (2010).</li>
<li>Igic, B., et al. A shared chemical basis of avian host-parasite egg colour mimicry. Proc R Soc Lond B. 279 (1731), 1068-1076 (2012).</li>
<li>Yang, C., et al. Coevolution in action: disruptive selection on egg colour in an avian brood parasite and its host. PLoS One. 5 (5), 1-8 (2010).</li>
<li>Stoddard, M. C., Stevens, M. Avian vision and the evolution of egg color mimicry in the common cuckoo. Evolution. 65 (7), 2004-2013 (2011).</li>
<li>Honza, M., Polačiková, L. Experimental reduction of ultraviolet wavelengths reflected from parasitic eggs affects rejection behaviour in the blackcap Sylvia atricapilla. J Exp Biol. 211 (15), 2519-2523 (2008).</li>
</ol>

Firma Ocean Optics ufundowała opłaty za stronę tego manuskryptu.

Chociaż eksperymenty z odrzucaniem jaj są najczęstszą metodą badania koewolucji pasożyta lęgowego i żywiciela70, brakuje skoordynowanych wysiłków na rzecz standaryzacji materiałów, technik lub protokołów. Jest to szczególnie problematyczne w przypadku metaanaliz. O ile nam wiadomo, żadna metaanaliza odrzucenia jaj gospodarza do tej pory nie kontrolowała rozbieżności metodologicznych między badaniami71,72, w tym tym, co uważa się za mimetyc...

Pasożyty lęgowe składają jaja w gniazdach innych gatunków, które następnie mogą wychowywać swoje młode i pokrywać koszty związane z opieką rodzicielską1,2,3. Ten akt oszustwa, aby przechytrzyć żywiciela ze strony pasożyta i śledzenie w celu wykrycia pasożyta ze strony żywiciela, wywiera silną presję selekcyjną na obu aktorów. W niektórych przypadkach pasożytnictwa ptasich lęgów, rozpoznanie przez żywiciela różnych jaj pasożytniczych selekcjonuje pasożyty, które naśladują jaja żywiciela, co powoduje ewolucyjny wyścig zbrojeń między żywicielem a pasożytem4. Badanie pasożytnictwa lęgowego jest ważne, ponieważ jest to modelowy system do badania dynamiki koewolucyjnej i podejmowania decyzji w środowisku naturalnym5. Eksperymenty z odrzucaniem jaj są jedną z najczęstszych metod stosowanych do badania pasożytnictwa ptasich czerwiów w terenie i ważnym narzędziem używanym przez ekologów do badania interakcji międzygatunkowych6.
Podczas eksperymentów z odrzucaniem jaj, badacze zazwyczaj wprowadzają naturalne lub modelowe jaja i oceniają reakcję gospodarza na te eksperymentalne jaja przez standardowy okres. Takie eksperymenty mogą polegać na zamianie prawdziwych jaj (różniących się wyglądem) między gniazdami7, lub farbowaniu lub malowaniu powierzchni prawdziwych jaj (opcjonalnie dodawanie wzorów) i zwracaniu ich do ich oryginalnych gniazd 8, lub generowaniu modelowych jaj, które mają manipulowane cechy, takie jak color9, spotting10, size11, i/lub shape12. Reakcja gospodarza na jaja o różnym wyglądzie może dostarczyć cennych informacji na temat zawartości informacji, których używają, aby podjąć decyzję o odrzuceniu jaja13 i jak różne musi być to jajo, aby wywołać odpowiedź14. Teoria optymalnego progu akceptacji15 stwierdza, że gospodarze powinni zrównoważyć ryzyko błędnego zaakceptowania pasożytniczego jaja (błąd akceptacji) lub omyłkowego usunięcia własnego jaja (błąd odrzucenia), badając różnicę między własnymi jajami (lub wewnętrznym szablonem tych jaj) a jajami pasożytniczymi. W związku z tym istnieje próg akceptacji, po przekroczeniu którego gospodarze decydują, że bodziec jest zbyt różny, aby go tolerować. Gdy ryzyko pasożytnictwa jest niskie, ryzyko błędów akceptacji jest niższe niż gdy ryzyko pasożytnictwa jest wysokie; W związku z tym decyzje są zależne od kontekstu i będą się odpowiednio zmieniać wraz ze zmianą postrzeganego ryzyka14,16,17.
Teoria optymalnego progu akceptacji zakłada, że gospodarze opierają decyzje na ciągłej zmienności fenotypów gospodarzy i pasożytów. Dlatego pomiar reakcji gospodarza na różne fenotypy pasożytów jest konieczny, aby ustalić, jak tolerancyjna jest populacja gospodarza (z własną zmiennością fenotypową) na szereg pasożytniczych fenotypów. Jednak praktycznie wszystkie wcześniejsze badania opierały się na kategorycznych zabiegach barwienia jaj i plamek żółtych (np. mimetycznych/niemimetycznych). Tylko wtedy, gdy fenotypy skorupki jaja gospodarza nie różnią się, co nie jest biologicznie praktycznym oczekiwaniem, wszystkie reakcje byłyby bezpośrednio porównywalne (niezależnie od stopnia mimikry). W przeciwnym razie "mimetyczny" model jaja będzie się różnił pod względem podobieństwa do jaj gospodarzy w populacjach i między nimi, co może potencjalnie prowadzić do zamieszania podczas porównywania wyników18. Teoria sugeruje, że decyzje dotyczące żywiciela opierają się na różnicy między jajem pasożyta a jego własnym14, niekoniecznie na konkretnym kolorze jaja pasożytniczego. W związku z tym użycie pojedynczego typu modelu jaja nie jest idealnym podejściem do testowania hipotez dotyczących progów decyzyjnych gospodarza lub zdolności dyskryminacyjnych, chyba że zmienną będącą przedmiotem zainteresowania jest tylko zauważalna różnica (dalej JND) między typem modelu jaja a indywidualnym kolorem jaja gospodarza. Dotyczy to również badań eksperymentalnych, które zamieniają lub dodają naturalne jaja, aby przetestować reakcje gospodarza na naturalny zakres kolorów19. Jednakże, chociaż badania te dopuszczają różnice w fenotypach gospodarzy i pasożytów, są one ograniczone przez naturalną zmienność występującą w cechach6, szczególnie w przypadku stosowania jaj współgatunkowych7.
Dla kontrastu, badacze, którzy tworzą sztuczne jaja o różnych kolorach, są wolni od ograniczeń naturalnej zmienności (np. mogą badać reakcje na superbodźce20), co pozwala im badać granice percepcji gospodarza6. W ostatnich badaniach wykorzystano nowatorskie techniki pomiaru reakcji gospodarza w całym zakresie fenotypowym, malując eksperymentalne jaja zaprojektowane tak, aby pasowały i przewyższały naturalny zakres zmienności w eggshell9 i kolorach spot21. Badanie reakcji gospodarza na jaja z kolorami wzdłuż gradientów może ujawnić podstawowe procesy poznawcze, ponieważ przewidywania teoretyczne, takie jak progi akceptacji15 lub koevolved mimicry4, opierają się na ciągłych różnicach między cechami. Na przykład, stosując to podejście, Dainson i wsp.21 ustalił, że gdy kontrast chromatyczny między zabarwieniem skorupki jajka a kolorem plamki jest wyższy, amerykański Robin Turdus migratorius ma tendencję do silniejszego odrzucania jaj. Odkrycie to dostarcza cennych informacji na temat tego, w jaki sposób ten gospodarz przetwarza informacje, w tym przypadku poprzez wykrywanie, aby zdecydować, czy usunąć jajo pasożyta. Dostosowując mieszanki farb, badacze mogą precyzyjnie manipulować podobieństwem między kolorem eksperymentalnego jajka a kolorem jaja gospodarza, jednocześnie standaryzując inne czynniki zakłócające, takie jak wzorce plam, takie jak wzorce plam, 10, rozmiar jaja22 i kształt jajka23.
Aby zachęcić do dalszej replikacji i metareplikacji24 klasycznych i najnowszych prac nad odrzuceniem jaj, ważne jest, aby naukowcy stosowali metodologie, które są ustandaryzowane w filogenezie (różne gatunki gospodarzy)7,22, space (różne populacje gospodarzy)7,22,25,26 i czas (różne sezony lęgowe)7,22,25,26,27, co zdarzało się rzadko. Później wykazano, że metodologie, które nie były ustandaryzowane28 prowadziły do wyników artefaktów29,30. Artykuł ten służy jako zestaw wytycznych dla badaczy dążących do powtórzenia tego typu eksperymentu z odrzuceniem jaj, który bada reakcje na ciągłą zmienność i podkreśla szereg ważnych koncepcji metodologicznych: znaczenie gniazd kontrolnych, hipotezy a priori, metareplikację, pseudoreplikację oraz analizę kolorystyczną i spektralną. Pomimo tego, że eksperymenty z odrzucaniem jaj zdominowały dziedzinę koewolucji ptasiego żywiciela i pasożyta, nie istnieje jeszcze kompleksowy protokół. W związku z tym wytyczne te będą cennym źródłem informacji na temat zwiększenia powtarzalności między laboratoriami i wewnątrz laboratoriów, ponieważ prawdziwym testem każdej hipotezy jest metareplikacja, tj. powtarzanie całych badań w filogenezie, przestrzeni i czasie24, co można sensownie zrobić tylko przy użyciu spójnych metod29,30,31.

<table><tbody><tr><td>Replicator Mini +</td> <td>Makerbot</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Kobalt Turkusowy Światło</td><td>Winsor & Newton</td><td>28382</td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Tytanowo-biały</td><td>Winsor & Newton</td><td>28489</td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Kobaltowa zieleń</td><td>Winsor & Newton</td><td>28381</td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Kobalt Turkus</td><td>Winsor & Newton</td><td>28449</td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Burnt Umber</td><td>Winsor & Newton</td><td>28433</td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Czerwony tlenek żelaza</td><td>Winsor & Newton</td><td>28486</td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Kadm pomarańczowy</td><td>Winsor & Newton</td><td>28437</td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Surowa Umber Light</td><td>Winsor & Newton</td><td>28391</td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Żółta Ochra</td><td>Winsor & Newton</td><td>28491</td><td></td></tr><tr><td>Profesjonalna farba akrylowa Mars Black</td><td>Winsor & Newton</td><td>28460</td><td></td></tr><tr><td>Pędzel</td><td>Utrecht</td><td>206-FB</td><td>Pędzel Filbert</td></tr><tr><td>Pędzel Utrecht</td><td></td><td>206-F</td><td>Szczotka płaska</td></tr><tr><td>Suszarka do włosów</td><td>Oster</td><td>202</td><td></td></tr><tr><td>światłowodowe</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>OCF-103813</td><td>1 m niestandardowy rozwidlony zespół światłowodowy z niebieską rurką zamkową (PVDF), nominalnym otworem o średnicy zewnętrznej 3,8 mm i 2 nogami</td></tr><tr><td>Spektrometr</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td></td><td>Spektrometr Jaz o szerokości szczeliny 50 um, zainstalowany z detektorem 200-850 nm (DET2B-200-850) i opcją siatki # 2.</td></tr><tr><td>Moduł baterii i karty SD do spektrometru</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>Źródło światła Jaz-B</td><td></td></tr><tr><td></td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>Jaz-PX</td><td>Impulsowe źródło światła ksenonowego</td></tr><tr><td>Biały standard</td><td>Ocean Optics Inc.</td><td>WS-1-SL</td><td>wykonane z Spectralon</td></tr><tr><td>OHAUS Adventurer Pro Scale</td><td>OHAUS</td><td>AV114C</td><td>Precyzyjna mikrowaga</td></tr><tr><td>Gemini-20 przenośna waga</td><td>AWS</td><td>Gemini-20</td><td>Standardowa waga</td></tr><tr><td>Puste aluminiowe tubki po farbie (22 ml)</td><td>Creative Mark</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Lustro teleskopowe</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>Papier ścierny o ziarnistości 220</td><td>3M</td><td>21220-SBP-15</td><td>bardzo drobny papier ścierny</td></tr> o <tr><td>ziarnistości 400</td> Bardzo drobny papier ścierny <td>3M</td><td>20400-SBP-5</td><td>bardzo drobny papier ścierny</td></tr><tr><td>oprogramowanie do analizy kolorów: ' pavo', pakiet R</td><td>do użytku w, R: Język i środowisko do obliczeń statystycznych</td><td>v 1.3.1</td><td>https://cran.r-project.org/web/packages/pavo/index.html</td></tr><tr><td>przezroczysty UV</td><td>Flock off!</td><td>UV-001</td><td>Przezroczysta farba ultrafioletowa</td></tr><tr><td>Plastikowe torby na kanapki</td><td>Ziploc</td><td></td><td>Regularne plastikowe torby na kanapki firmy Ziploc, które można kupić w supermarkecie.</td></tr><tr><td>Kimwipes</td><td>Kimberly-Clark Professional</td><td>34120</td><td>11 x 21 cm kimwipes</td></tr><tr><td>Szczoteczka do zębów</td><td>Colgate</td><td></td><td>Szczoteczka do zębów</td></tr></tbody></table>

badanie granic rozpoznawania jaj za pomocą eksperymentów z odrzucaniem jaj wzdłuż gradientów fenotypowych

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

Pasożyty lęgowe składają jaja w gniazdach innych samic, pozostawiając rodzicom gospodarzy wyklucie się i wychowanie młodych. Badanie, w jaki sposób pasożyty lęgowe manipulują żywicielami, aby wychowywali swoje młode i jak żywiciele wykrywają pasożytnictwo, dostarcza ważnych informacji w dziedzinie biologii koewolucyjnej. Pasożyty lęgowe, takie jak kukułki i krowy, zyskują przewagę ewolucyjną, ponieważ nie muszą ponosić kosztów odchowu własnych młodych. Jednak koszty te selekcjonują obronę żywiciela przed wszystkimi etapami rozwoju pasożytów, w tym jajami, ich młodymi i dorosłymi. Eksperymenty z odrzucaniem jaj są najczęstszą metodą stosowaną do badania mechanizmów obronnych gospodarza. Podczas tych eksperymentów badacz umieszcza eksperymentalne jajo w gnieździe gospodarza i monitoruje, jak gospodarze reagują. Kolor jest często manipulowany i oczekuje się, że prawdopodobieństwo dyskryminacji jaj i stopień odmienności między gospodarzem a jajem eksperymentalnym są pozytywnie powiązane. Artykuł ten służy jako przewodnik do przeprowadzania eksperymentów z odrzucaniem jaj, od opisania metod tworzenia spójnych kolorów jaj po analizę wyników takich eksperymentów. Szczególną uwagę zwrócono na nową metodę polegającą na unikalnie zabarwionych jajach wzdłuż gradientów kolorów, która ma potencjał do zbadania uprzedzeń kolorystycznych w rozpoznawaniu gospodarzy. Bez standaryzacji nie jest możliwe porównywanie wyników między badaniami w znaczący sposób; Standardowy protokół w tej dziedzinie pozwoli na uzyskanie coraz dokładniejszych i porównywalnych wyników do dalszych eksperymentów.

Tworzenie kolorowych modeli jaj
Widma odbicia specjalnych mieszanin farb i naturalnych jaj przedstawiono na Rysunku 1A-1D. Mieszaniny farb stosowane w badaniach nad pasożytnictwem gniazdowym powinny ściśle odpowiadać pomiarom naturalnego odbicia pod względem kształtu widma (koloru) i jego wartości (jasności). Jeśli zostanie to osiągnięte, kolor jajka eksperymentalne...

Ten protokół zawiera wytyczne do przeprowadzania eksperymentów z odrzucaniem jaj: nakreślenie technik malowania eksperymentalnych modeli jaj w celu naśladowania kolorów naturalnych jaj ptaków, prowadzenie badań terenowych i analizowanie zebranych danych. Protokół ten zapewnia jednolitą metodę przeprowadzania porównywalnych eksperymentów z odrzucaniem jaj.

Badanie granic rozpoznawania jaj za pomocą eksperymentów z odrzucaniem jaj wzdłuż gradientów fenotypowych

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

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania z dziedziny ekologii ewolucyjnej, takie jak to, w jaki sposób żywiciele mogą rozróżniać własne jaja od jaj swoich pasożytów. Główną zaletą tej techniki jest to, że zapewnia powtarzalną technikę przeprowadzania eksperymentów z odrzucaniem jaj. Na początek pomaluj równą warstwę bieli tytanowej na wydrukowanym w 3D lub w inny sposób wyrzeźbionym modelu jajka.Użyj suszarki do włosów w chłodnym ustawieniu, aby przyspieszyć suszenie. Po wyschnięciu nałóż na jajko wysokiej jakości farby akrylowe, aby nadać mu niepowtarzalny wygląd. Plamy można najpierw dodać ręcznie za pomocą pędzla, a następnie rozpryskując farbę szczoteczką do zębów.Aby określić ilościowo kolor, użyj spektrometru. Najpierw włóż kartę SD do spektrometru. Aby połączyć kartę SD z systemem, z elementów sterujących wybierz System plików, a następnie Znajdź karty SD.Zakończ to, naciskając przycisk Początek. Następnie podłącz światłowodowe do spektrometru i źródła światła. Postępuj zgodnie z, aby przymocować właściwe końce do właściwego złącza.Następnie włóż niestandardową końcówkę sondy do końca sondy światłowodowej. Przed kontynuowaniem umyj końcówkę sondy 95% etanolem. Następnie włącz źródło światła, naciskając trzykrotnie przycisk w dół.Najpierw wybierz PX Lamp, następnie wybierz Konfiguracja, a na koniec wybierz Free Running z elementów sterujących czasem. Następnie odczekaj co najmniej 15 minut przed wykonaniem jakichkolwiek pomiarów, aby instrument się rozgrzał. Podczas nagrzewania się urządzenia zwróć uwagę, aby mierzyć kolor przy użyciu znormalizowanej odległości między jajkiem a sondą, która ma najlepszy stosunek sygnału do szumu.Zacznij od około pięciu milimetrów i stamtąd dostosuj. Po rozgrzaniu maszyny skalibruj ją. Zacznij od naciśnięcia przycisku Home, aby wybrać Narzędzia.Następnie z menu wybierz opcję Sterowanie ręczne, a następnie wybierz pozycję Uzyskaj parametry. Teraz ustaw wygładzanie samochodu skrzyniowego. Przesuń kursor dwa razy w prawo, a następnie zwiększ ustawienie wagonu skrzyniowego do pięciu za pomocą przycisku w górę.Zapisz zmianę za pomocą zielonego przycisku akceptacji. Następnie nawiguj, naciskając w dół, w prawo, w prawo, aby ustawić średnie na 10. Przewiń cyfry 10 sekund za pomocą przycisku w górę, a następnie w prawo o jedną pozycję i ustaw pozycję cyfr jedynek.Po zakończeniu naciśnij zielony przycisk akceptacji. Następnie naciśnij przycisk Home i wybierz opcję Reflektory. Następnie mocno umieść sondę na białym wzorcu i zapisz zapisaną wartość, naciskając przycisk w górę.Teraz umieść sondę w ciemnym miejscu, z dala od światła. Następnie zapisz ciemny standard, naciskając przycisk przewijania w prawo i view reflektory, naciskając przycisk Menu w dół. Teraz zmierz reflektory każdej skorupki jajka sześć razy.Dwa razy w pobliżu bieguna, dwa razy na równiku i dwa razy przy ostrym biegunie. Pamiętaj, aby zgłosić, czy miejsca są unikane, czy nie. Pomiary te należy wykonać zarówno na jajach doświadczalnych, jak i na jajach żywicieli naturalnych, które jaja doświadczalne mają replikować.Podchodź do monitorowanego gniazda ze zwykłą ostrożnością. Następnie delikatnie dodaj eksperymentalne jajo do gniazda żywiciela, wsuwając je z boku miseczki gniazda. Nie upuszczaj modeli eksperymentalnych, ponieważ może to uszkodzić jaja żywiciela.Bardzo ważne jest, aby ptaki nie obserwowały wprowadzenia jaj lub, jeśli jest to nieuniknione, obecności w czasie eksperymentu kontrolowanej statystycznie. Znaleźliśmy dowody u wielu gatunków, że może to pomóc wyjaśnić ich zachowanie odrzucające. Zawsze pozostań w każdym gnieździe przez ten sam czas przed wycofaniem się.W ciągu kilku godzin, a następnie okresowo, należy ponownie odwiedzić wszystkie gniazda, aby określić reakcję ptaka gospodarza na eksperymentalne jajo. Podczas sprawdzania gniazd użyj lusterka teleskopowego, aby uniknąć bezpośredniego kontaktu z gniazdem lub sprzęgłem. Mieszanki farb stosowane w badaniach nad pasożytnictwem lęgowym powinny ściśle odpowiadać pomiarom naturalnych reflektorów pod względem ich kształtu widmowego i wielkości.Jeśli zostanie to osiągnięte zarówno w zakresie ultrafioletowym, jak i widzialnym, kolor eksperymentalnego jaja powinien być postrzegany przez gospodarza jako jajo o naturalnym kolorze. Percepcja kolorów ptaków odbywa się za pomocą czterech fotoreceptorów. Kwantowy połów z tych czterech fotoreceptorów może zostać przekształcony we współrzędne w czworościennej przestrzeni kolorów, gdzie każdy wierzchołek reprezentuje względną stymulację określonego fotoreceptora.W tej przestrzeni kolorów można wykreślić współrzędne pomalowanych jaj. Kolor kropki to kolor jajka, tak jak widzą je ludzie. Większość badań zakłada, że żywiciele reagują na odmienność cech, taką jak różnica między jajem pasożyta a ich własnym, w sposób bezwzględny lub symetryczny.Jednak większość cech różni się w wielu wymiarach i nie ma a priori powodu, aby zakładać, że ich reakcje powinny być podobne w całej przestrzeni fenotypowej. Badania, które manipulują cechami w całym ich zakresie fenotypowym, podważają to założenie. Kiedy rudziki amerykańskie otrzymują jaja, które coraz bardziej różnią się od jasnoniebieskiego koloru ich własnych jaj, odrzucają je częściej niż jaja bardziej niebieskie niż ich własne.Stwierdzono również, że rudziki amerykańskie są bardziej skłonne do odrzucania zauważonych jaj eksperymentalnych, gdy postrzegają te plamy jako bardziej brązowe niż niebiesko-zielony kolor skorupki jaja. Rudziki składają niezauważone jaja, ale ich pasożyt, brązowogłowy ptak krowa, składa jaja z brązowymi plamami, tak że ich jaja wydają się bardziej brązowe niż jaja rudzika amerykańskiego, dlatego reakcja wydaje się adaptacyjna. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak przeprowadzić eksperyment z odrzuceniem jaj.Po opanowaniu ta technika może przynieść porównywalne wyniki. Podczas wykonywania tej procedury ważne jest, aby zebrać dane z gniazd kontrolnych. Pomoże Ci to określić, czy gospodarze opuszczają swoje gniazda w odpowiedzi na eksperymentalne leczenie.Nie zapomnij zachować ostrożności podczas pracy z dzikimi zwierzętami. Ważne jest, aby przestrzegać środków ostrożności, takich jak rzadkie odwiedzanie gniazd, nieoznaczanie gniazd oraz zbliżanie się i opuszczanie gniazd z różnych miejsc, gdy tylko jest to możliwe. Dziękuję za oglądanie i życzę powodzenia w eksperymentach.

probing-limits-egg-recognition-using-egg-rejection-experiments-along

Research

JoVE Journal

Behavior

Zachowanie

Łatwy dostęp do zarodka umożliwił przeprowadzenie eksperymentów mapujących losy komórek przy użyciu kilku podejść, w tym chimer kurczaka i przepiórki oraz ogniskowego znakowania barwnikiem. W niniejszym artykule przedstawiamy metodę przygotowania jaja, która została zoptymalizowana pod kątem długiego czasu przeżycia.

Wycinanie okienka w jajach kurzych do badań nad rozwojem

Zarodek Drosophila jest otoczony ochronnymi błonami zewnętrznymi. Aby uzyskać dostęp do zarodka, często usuwa się kosmówkę – najbardziej zewnętrzną z błon. Ten film opisuje powszechnie stosowaną metodę dechorionacji z użyciem podchlorynu sodu. Przykładowy protokół demonstruje procedurę przy użyciu sterylnych technik niezbędnych do hodowli zwierząt aksenicznych lub gnotobiotycznych.

Drosophila Zbieranie jaj i dechorionacja: metoda usuwania najbardziej zewnętrznej warstwy jaj

Samice Drosophila wybierają między substratami i wybierają miejsca, które są atrakcyjne do składania jaj. Ten film opisuje test behawioralny, który testuje ich podejmowanie decyzji, zwany testem preferencji składania jaj. Prezentowany klip demonstruje procedurę z niestandardową konfiguracją, która umożliwia naukowcom nie tylko testowanie zachowania wielu samic w tym samym czasie, ale jest również kompatybilna z nagrywaniem wideo i konfiguracjami optogenetycznymi.

Drosophila Test preferencji składania jaj: metoda testowania podejmowania decyzji u much

C. elegans podczas składania jaj może dostarczyć ważnych informacji w badaniach rozwojowych, reprodukcyjnych i anatomicznych. Ten film przedstawia ważne etapy testu składania jaj i pokazuje próbkę eksperymentu, w którym lek jest testowany pod kątem toksyczności reprodukcyjnej.

Test składania jaj: metoda ilościowego określania zachowania C. elegans podczas składania jaj

Metoda obrazowania pionowego opisana w tym protokole pozwala na szczegółową wizualizację biegunów rozwijającego się jaja Drosophila melanogaster.  Ten widok od początku zapewnia nową perspektywę na rozmieszczenie i morfologię wielu typów komórek w nabłonku pęcherzykowym.

Obrazowanie pionowe komór jajowych Drosophila

Opisujemy system oocytów i czapeczek zwierzęcych Xenopus do klonowania ekspresji genów zdolnych do wywołania odpowiedzi w kompetentnej ektodermie i omawiamy techniki późniejszej analizy takich genów. System ten jest przydatny w funkcjonalnej identyfikacji szerokiej gamy produktów genowych.

Klonowanie funkcjonalne przy użyciu systemu ekspresji oocytów Xenopus

Ten protokół opisuje test o wysokiej przepustowości do testowania preferencji składania jaj przez Drosophila melanogaster w rozdzielczości pojedynczego zwierzęcia.  Ten test zapewnia prostą, wydajną i skalowalną platformę do identyfikacji genów i składników obwodów, które kontrolują prosty proces podejmowania decyzji.

Wysokoprzepustowy test do badania preferencji składania jaj u poszczególnych Drosophila melanogaster

Tutaj prezentujemy protokół do określenia preferowanej temperatury środowiskowej larw Drosophila za pomocą ciągłego gradientu termicznego.

Test gradientu temperatury w celu określenia preferencji termicznych larw Drosophila

Tutaj prezentujemy protokół wstrzykiwania jaj świerszczy, technikę, która służy jako podstawowa metoda w wielu eksperymentach na świerszczu, w tym, ale nie tylko, interferencji RNA i manipulacji genomem.

Wstrzykiwanie jaj Gryllus bimaculatus

Test nasiąkniętych kulek polega na ukierunkowanym dostarczeniu odczynnika testowego w dowolnym momencie rozwoju w celu zbadania regulacji różnicowania i morfogenezy komórek. Przedstawiono szczegółowy protokół, mający zastosowanie do każdego doświadczalnego modelu zwierzęcego, dotyczący przygotowania trzech różnych rodzajów namoczonych koralików i wszczepienia ich w komórkę międzypalcową zarodka kurczaka.

Analiza różnicowania komórek, morfogenezy i wzorcowania podczas embriogenezy kurczaka przy użyciu testu z namoczonymi kulkami

Poznaj metodę eksperymentów z odrzucaniem jaj w ekologii ewolucyjnej. Protokół obejmuje malowanie modeli jaj farbami akrylowymi i analizę spektrometryczną koloru. Umożliwia badanie zachowań ptaków wobec pasożytniczych jaj.

Badanie granic rozpoznawania jaj za pomocą eksperymentów z odrzucaniem jaj wzdłuż gradientów fenotypowych

Przeglądaj więcej filmów