The effect of genes and environment on social space of Drosophila melanogaster can be quantified through a powerful but straightforward analytical paradigm. We show here different factors that can affect this social space, and thus need to be taken into consideration when designing experiments in this paradigm.
Det sociale rum analysen beskrevet her, kan anvendes til at kvantificere sociale interaktioner af Drosophila melanogaste r – eller andre små insekter – på en ligefrem måde. Som vi tidligere vist 1, i et todimensionalt rum, vi først tvinge fluerne til dannelse af en tæt gruppe, efterfølgende at tillade dem at tage deres foretrukne afstand fra hinanden. Efter fluerne har afgjort, måler vi afstanden til nærmeste nabo (eller sociale rum), behandling af et statisk billede med gratis online software (ImageJ). Analysen af afstanden til den nærmeste nabo tillader forskerne at bestemme virkningerne af genetiske og miljømæssige faktorer på social interaktion, samtidig med at kontrollere for potentielle forstyrrende faktorer. Forskellige faktorer såsom klatring evne, tidspunkt på dagen, køn og antal fluer, kan ændre sociale afstand af fluer. Vi foreslår derfor en række eksperimentelle kontrol for at afbøde disse forstyrrende effekter. Dette assay kananvendes i mindst to formål. For det første kan forskerne bestemme, hvordan deres foretrukne miljømæssige shift (såsom isolering, temperatur, stress eller toksiner) vil påvirke den sociale afstand 1,2. For det andet, kan forskerne dissekere de genetiske og neurale fundament for denne grundlæggende form for social adfærd 1,3. Konkret vi brugte det som et diagnostisk værktøj til at studere den rolle, ortologe gener menes at være involveret i social adfærd i andre organismer, såsom kandidatgener for autisme hos mennesker 4.
Sociale interaktioner er afgørende for den rette udvikling og sundhed for personer i en gruppe som helhed og kan observeres på tværs af mange arter, fra mennesker (Homo sapiens) til simplere organismer som bananfluer (Drosophila melanogaster) 5,6. En individuel frugtflue eller human deler fælles midler til at behandle sensoriske oplysninger under disse interaktioner, hvad enten det er: auditive, visuelle, olfaktoriske, taktile eller gustation. Vi og andre hypotesen, at der er en potentielt delt neurocircuitry underliggende adfærdsmæssige reaktioner på sociale interaktioner, og at de neuronale celler og gener involveret kan være evolutionær bevaret 7. Når den første interaktion har fundet sted, sociale rum mellem de interagerende individer vil enten stigning (social undgåelse 8) eller fald (gruppedannelse / sammenlægning 5). Mere komplicerede samspil, ligesom aggression eller frieri, kan derefter finde sted.
<p class = "jove_content"> Hverken avancerede værktøjer og metoder, eller store investeringer i tid og uddannelse er forpligtet til at kvantificere denne enkle form for social adfærd, hvilket gør det et stærkt analytisk værktøj. Her forklarer vi en enkel protokol, der kvantificerer inter-flue afstand eller sociale rum, til at vurdere den sociale interaktion i stabile grupper af Drosophila melanogaster, som anvendes i de følgende undersøgelser 1-4,9. Sociale rum refererer til et mål for afstanden mellem en flue og dens nærmeste nabo 10. Sociale rum er konsistent for en given population af D. melanogaster når eksperimentelle betingelser er bevaret (i gennemsnit ca. indenfor 1-2 krop længder), og varierer med hensyn til den sociale oplevelse af fluerne, stigende hvis den enkelte har været holdt i isolation 1. Korrekt vision er nødvendig for at opretholde en normal social afstand, men ikke klassiske lugtstoffer eller CVA opfattelsen 1. Måling af det sociale rum kan således væreanvendes som et diagnostisk værktøj til at analysere sociale interaktioner og kvantificere social adfærd i D. melanogaster 1. Vi beskriver her i detaljer, hvordan du udfører denne kvantificering, og i hvilket omfang fælles eksperimentelle variabler påvirker denne adfærd.Vi viser, at orienteringen af det kammer, hvor assayet udføres, samt antallet af fluer – på en måde, – gør påvirker sociale rum. Det blev tidligere vist, at kammeret geometri påvirker spontan sonderende bevægelse af fluer 11,12, og dette fænomen kan i sidste ende påvirke, hvis de beslutter at bosætte sig. Men så længe fluen densitet (flue / cm2) og kammeret orientering holdes den samme, det sociale rum af fluerne også forbliver konstant. Robustheden af dette assay er illustreret ved, at uafhængige laboratorier ved hjælp af forskellige størrelser kammer, form og orientering kan replikere vises ved mutanter af WH resultatite gen (påvirker øjet pigmentering), hvilket er en stigning sociale rum (lodret trekant eller vandret cirkel i en vandret firkant med luftstrøm i 3).
Vores resultater viser også, at opretholde det tidspunkt, hvor det sociale rum forsøget udføres er afgørende for sammenhængen i resultaterne, som vi viser, at mænd, men ikke kvinder, er længere fra hinanden om aftenen. Men forskellene ses mellem dag- og aftentimerne ikke skyldes aktivitet forskelle i fluer, og vi diskuterer argumenter indikerer, at aktivitetsniveauet er ikke korreleret med det sociale rum.
Endelig er der genetiske fundament for fastlæggelsen af sociale rum, som angivet af den hvide mutant allerede beskrevne 1,3, og forskellene mellem forskellige indavlede og vilde-fanget stammer af fluer, vi præsenterer her.
Derfor er denne analyse gør et fremragende værktøj feller studere virkningerne af genetiske såvel som miljømæssige faktorer.
I denne protokol, blev en detaljeret procedure til kvantificering af sociale rum beskrevet. Nogle afgørende skridt til at sikre eksperimentet er vellykket, er: 1) altid bruge handsker ved rengøring og opsætning af apparatet, for at holde dine egne olier og dufte fra indre kammer af apparatet, 2) sikre fluer indsamles mindst én dag før eksperimentet for at reducere den eventuelle påvirkning af kold anæstesi, 3) 2 timer før forsøget give nye hætteglas indeholder friske fødevarer for at sikre fluer ikke udsultes…
The authors have nothing to disclose.
The authors want to thank Dr. Tadmiri Venkatesh for his encouragement to prepare this manuscript, Dova Brenman and Selwyn Chui for their constructive comments, Elyssa Burg and Wayne Rasband for designing the macro in ImageJ for all interfly distances and for nearest neighbor distances. The authors also want to thank the reviewers for their constructive comments.
A.A.A, M.C.C. and A.F.S were responsible for research design; S.N.J., A.A.A, M.N., Z.R., and A.J.M. performed the experiments. A.A.A, M.N., A.J.M. and M.C.C and A.F.S. analyzed the data; A.R.M. and A.F.S. wrote the manuscript.
This work was supported by PSC-CUNY research awards, jointly funded by The Professional Staff Congress and The City University of New York to A.F.S.; by internal funding from Western University to A.F.S.; by a Mathematics, Biology, Chemistry, and Geology majors scholarship for teachers-in-training and by a Louis Stokes Alliance for Minority Participation scholarship to A.A.A.
Stereo Zoom Microscope | Nikon | SMZ-645 | Any other standard scope for fly handling would work |
Small paint brushes | for pushing flies | ||
Jazz-mix | Fisher | 33545 | any other standard drosophila food would work |
Mini-Alarm Timer/Stopwatch | |||
Sharpie pens | |||
Adhesive Tape | |||
Medium size binder clips | Staples | to hold the chambers together: 1-1/4" (32mm) medium clips with 5/8" capacity | |
small SupportStands | Carolina | 707161 | to hold the chambers in a vertical orientation |
Buret clamps | Carolina | 707362 | |
Digital Camera | Nikon | Coolpix S8000 | to take the still pictures |
small ruler | to be able to scale the picture | ||
trifold board and white bench cover | to provide a white background, and a homogeneous light. | ||
pounding pad | any mouse pad works. | ||
Prism 6 | GraphPad Software Inc. | Prism 6 for Mac OS X | Any statistical analysis software with t-test, one-way and two ANOVA would work |