O estudo descreve um novo método para observar a preferência de temperatura em mosquitos. Neste método, os mosquitos são liberados em um tubo que é conectado a duas incubadoras com temperaturas controláveis de forma independente. Desta forma, os mosquitos podem escolher livremente entre duas temperaturas sem interromper seus comportamentos naturais e o mecanismo de expressar essa escolha (por exemplo, voar).
Nosso primeiro experimento representativo utilizou a temperatura ótima do mosquito de 27 °C em ambas as câmaras. Durante as repetições deste experimento, observou-se que os mosquitos estavam voando livremente entre ambas as gaiolas durante os 30 minutos e, em todas as repetições, havia números quase iguais em cada uma das duas câmaras. Isso confirmou a intenção experimental de permitir que os mosquitos escolhessem livremente entre gaiolas enquanto exibiam seus comportamentos naturais (voar). Por outro lado, o segundo experimento representativo utilizou a temperatura ótima atraente de 27 °C em uma câmara e uma temperatura sub-ótima e, portanto, repelente de 30 °C na segunda câmara. Como esperado, os mosquitos selecionaram consistentemente a câmara de temperatura ideal com alta significância, mesmo quando trocamos as incubadoras para evitar viés.
Também testamos a configuração de um inseto diferente, D. melanogaster (moscas da fruta), representando outro organismo modelo de ectotérmico. Uma câmara foi ajustada para a temperatura ótima de D. melanogaster, 25 °C, e a outra foi ajustada para 3 °C mais alta, 28 °C. Semelhante aos mosquitos, as moscas da fruta também favoreceram sua temperatura ideal e evitaram a câmara mais quente. Isso demonstra que o protocolo é adequado para uma variedade de ectotérmicos.
Descrição das etapas críticas no protocolo
A principal etapa crítica do protocolo é o manejo de insetos, pois gera a possibilidade de fuga de insetos. Isso pode ser evitado determinando que não há furos grandes o suficiente para escapar nas gaiolas usadas, que os elásticos/abraçadeiras usados para prender as mangas de malha à ponte são apertados e que a tampa para o orifício de inserção de insetos na ponte está firmemente presa e selada.
Também é crucial garantir que os insetos não escapem antes ou depois do experimento, particularmente quando os insetos são necessários para experimentação a jusante ou pontos de tempo posteriores para várias escolhas de temperatura. Isso pode ser feito anestesiando os insetos antes de colocá-los na ponte de acrílico (usando gelo para Drosophila e CO 2 para mosquitos) e liberando CO2 na ponte para derrubar os insetos após os experimentos, antes de calcular. O uso de CO2 é ideal para mosquitos, pois não afetará os resultados comportamentais21. Nas moscas, a exposição ao CO2 pode alterar o seu comportamento de voo23, pelo que se recomenda a utilização de gelo22.
A contagem de insetos também é um passo crítico, para garantir que o número de insetos seja igual antes e depois do experimento para obter resultados precisos. Para fazer isso, recomendamos o uso de uma caneta de CO2 uma vez que o experimento esteja concluído para derrubar os insetos que estão localizados na ponte. Isso ajudará a mover os insetos para ambos os lados da câmara, reduzindo assim o número de fugitivos. Destaca-se também no protocolo que os insetos podem ser capturados nas mangas das gaiolas durante a separação da gaiola; portanto, certifique-se de que eles sejam verificados minuciosamente durante a contagem.
Possíveis modificações e solução de problemas da técnica
A principal dificuldade com esta técnica é a malha flexível das mangas da gaiola, resultando em lacunas ou esconderijos e, portanto, fuga ou armadilha de insetos. Existem algumas modificações potenciais, se necessário, para melhorar a técnica. Sugerimos o uso de dois ou mais elásticos para garantir que a ponte seja fixada adequadamente entre as câmaras sem deixar qualquer espaço potencial para os insetos (a malha solta cria um esconderijo para os insetos). Aconselhamos também um cuidado especial para puxar a manga de malha esticada, conforme descrito no passo 2.6, ao montar o aparelho.
Incubadoras de fator de forma pequeno geralmente são aquecidas apenas (ou seja, não têm resfriamento ativo), como foi o caso das incubadoras usadas aqui. Consequentemente, o uso de temperaturas ao redor ou abaixo da temperatura ambiente exigirá que o experimento seja realizado em uma câmara fria para garantir que as temperaturas definidas para as incubadoras sejam tão baixas quanto desejado.
Além disso, essa configuração também pode ser usada para a BSL 3, onde um gabinete de biossegurança de classe três (porta-luvas) é necessário. Nesse caso, o porta-luvas precisa ser grande o suficiente para caber em todo o aparelho. O experimento descrito neste protocolo é ideal para experimentos em um porta-luvas porque tudo o que é necessário estará contido dentro do porta-luvas e, o mais importante, a possibilidade de insetos escaparem é mínima.
Finalmente, há espaço suficiente nas incubadoras para adicionar luz externa ou uma fonte de umidade sem afetar os insetos nas gaiolas. Dependendo da espécie de inseto ou do projeto experimental, uma lâmpada LED com 1 cm de espessura pode ser facilmente colocada no topo da gaiola dentro de uma ou ambas as incubadoras. Fornecer luz a ambos e oferecer uma escolha de temperatura pode ser um protocolo mais realista para alguns projetos experimentais fotossensíveis, ou apenas fornecer luz (ou umidade) para uma câmara é uma possível modificação no protocolo para avaliar a escolha de luz / umidade.
Vantagens desta técnica no contexto de ensaios de preferência de temperatura de dupla escolha
O método aqui descrito apresenta uma alternativa ao método tradicional de gradiente de temperatura descrito em estudos anteriores10,13,14,16. Na maioria desses estudos, um grande bloco horizontal de alumínio com um gradiente térmico é usado, enquanto o mecanismo de geração desse gradiente varia, incluindo blocos de aquecimento / resfriamento, banhos de água, etc. Nesses casos, o gradiente de temperatura é produzido na superfície do bloco de alumínio (em vez da temperatura do ar em uma gaiola). Consequentemente, a maioria (mas não todas) as técnicas alternativas restringem a capacidade de voo dos insetos mais do que este protocolo. Aqui, os insetos podem voar relativamente livremente entre as gaiolas, permitindo uma expressão mais realista de comportamentos naturais na escolha. Seria até possível ampliar esse aparato experimental usando gaiolas e incubadoras maiores, por exemplo, para insetos maiores.
Além da vantagem do comportamento natural, também demonstramos uma uniformidade de temperatura muito alta dentro das duas câmaras, permitindo uma pontuação simples e uma seleção clara de duas grandes câmaras de temperatura única. O uso de um projeto binário de câmara grande como este pode reduzir o ruído nos dados, onde, por exemplo, em um aparelho de gradiente, qualquer movimento incidental dos insetos alterará a posição no gradiente e, portanto, sua preferência de temperatura percebida.
A técnica descrita aqui também é muito simples e de baixo custo. Essa técnica não necessita de aparelhos extras para definir as temperaturas (ou seja, banho-maria 10 e/ou placa quente 11,12,13,14,15), nenhum equipamento especializado além de um tubo acrílico cortado e furos perfurados, e nenhuma câmera 18,19 ou software sofisticado 19 para análise. Tais componentes usados em outras técnicas podem ser caros e / ou exigir conhecimentos e testes significativos para iniciar experimentos.
Essa técnica também pode ser replicada com diferentes dispositivos que utilizam baterias se não houver fonte de alimentação externa, tornando o sistema ideal para a realização de experimentos em campo. Além disso, o mesmo aparelho poderia ser ligeiramente modificado para estudar outras situações de preferência de escolha binária, como claro versus escuro, alta / baixa umidade, etc., seja em laboratório ou em campo.
O aparelho de tamanho normal no protocolo é significativamente menor do que as configurações de gradiente de temperatura, permitindo um ajuste mais fácil dentro de um porta-luvas BSL 3, conforme descrito acima. Além disso, os insetos são mais fáceis de conter, pois podem ser derrubados com CO2 no final do experimento, e as gaiolas podem ser rapidamente seladas novamente após a separação da ponte. Essas vantagens de contenção são ideais para o trabalho BSL 3.
No entanto, reconhecemos que nosso aparelho só permite uma decisão binária em vez de uma livre escolha ao longo de um gradiente, o que, dependendo da aplicação, pode exigir corridas adicionais para identificar temperaturas ideais.