Эктотермы обычно реагируют на тепловой стресс повышенной локомоторной активностью. Этот феномен был очевиден исследователям на протяжении десятилетий, а характерная поведенческая реакция была описана Коулзом и Богертом в 1944году. Они описали, как организм при тепловом стрессе сначала проявляет повышенную двигательную двигатель. По мере нарастания теплового стресса короткие всплески активности перемежаются периодами бездействия. Температура, при которой организм больше не может демонстрировать скоординированное движение, является критическим тепловым максимумом (CTmax). Далее следует мышечный спам, и в конечном итоге организм разрушается 1,2. Этот коллапс трудно поддается определению, и он представляет собой нечто сродни «тепловому истощению, коме или смерти»2. Здесь мы будем использовать термин «физиологический коллапс» для теоретического обозначения этой размытой конечной точки теплового стресса.
Drosophila melanogaster и другие мелкие насекомые были ценными моделями для изучения теплового стресса. Чтобы оценить, по крайней мере, часть сложного набора признаков, составляющих устойчивость к жаре, многие исследователи вручную наблюдали за временем и температурой, при которой происходит физиологический коллапс, представляя время до нокдауна (TKD) и CTmax соответственно. Несмотря на то, что эти методы ручного анализа очень хорошо зарекомендовали себя, они имеют некоторые недостатки. Операционное определение физиологического коллапса может быть трудно установить и надлежащим образом применять ко всем случаям, особенно когда наблюдатели менее опытны. Например, в какой момент организм переходит от мышечных спазмов к коллапсу? Характер мышечных спазмов и судорожной активности до коллапса может быть непредсказуемым и может затруднить точное наблюдение 2,3, угрожая точности и аккуратности. Между тем, сложность наблюдения также ограничивает количество организмов, которые могут быть проанализированы одновременно, ограничивая масштабируемость.
Поскольку увеличение активности является последовательной реакцией на тепло, а TKD и CTmax в конечном итоге являются точкой, в которой активность прекращается, мы решили использовать мониторы активности дрозофил (DAM2) от TriKinetics для автоматизации анализов термоустойчивости. Недавно мы опубликовали метод автоматизированного анализа, а также простое в использовании программное обеспечение с использованием системы DAM24. Анализ был валидирован путем сравнения показателей термостойкости с точки зрения ТКД с классическим ручным анализом ТКД, основанным на наблюдении, по нескольким факторам. Мы также исследовали компонент локомоторной активности в анализах TKD для дальнейшей характеристики фенотипа индуцируемой термотолерантности. Мы назвали тест и сопутствующее программное обеспечение HoTDAM! (Анализ термоустойчивости с использованием системы мониторинга активности дрозофилы). Здесь мы приводим подробное описание автоматизированного метода определения термостойкости с использованием системы DAM2 и HoTDAM! программное обеспечение. Анализ прост в использовании и легко масштабируется, что позволяет измерять множество организмов одновременно.
В данной рукописи мы выполнили анализ ТКД на термосенсорных мутантных мухах (транзиторный рецепторный потенциал анкирин 1; TRPA1) и их генетический контроль (белый1118; w1118). Эти организмы были выбраны для того, чтобы подчеркнуть важность для анализа характерной повышенной активности, наблюдаемой во время теплового стресса. А именно, организмы TRPA1 не демонстрируют такого поведения побега, что иллюстрирует внутреннюю связь между консервативными поведенческими реакциями и оценками устойчивости к жаре, такими как TKD. Мы провели анализ как для женщин, так и для мужчин, а также провели предварительную термозакалку. Представленные здесь репрезентативные результаты представляют собой данные совершенно новых анализов, чем те, которые использовались в оригинальных валидационных анализах, опубликованных ранее.