Summary
개별 클립 및 동반 정의 실험적인 감염 시나리오에서 질병 방어 동작을 시각적 가이드 잎-절단 개미에 선물이. 우리의 주요 목표는 주요 방어 동작을 인식 하는 다른 연구자 고이 분야에서 미래 연구에 대 한 일반적인 이해를 제공.
Abstract
복잡 한 라이프 스타일, 고급 협력의 진화 역사 및 잎-절단 개미의 질병 방어 잘 공부 했습니다. 수많은 연구는 질병 방어와 화학 물질 및 항균 관련된 사용 연결 하는 동작을 설명 했으며, 비록 아무 일반적인 시각적 참조가 했다. 이 연구의 주요 목표 prophylactically 및 직접 대상 감염 다음 식민지의 길 항 근으로 한 질병 방어에 관련 된 행동의 짧은 클립을 기록 했다. 이렇게 우리 잎-절단 개미 종 Acromyrmex echinatior의 하위 식민지 그리고 개미 곰 팡이 작물에 가장 중대 한 알려진된 병원 성 위협이 함께 감염 실험, 사용 (Leucoagaricus gongylophorus), 는 전문 속 Escovopsis에 곰 하 팡 병원 성이 우리는 촬영 하 고 감염의 초기 및 고급 단계에서 감염 되 고 감염 되지 않은 식민지를 비교. 우리 치료와 병원 체 공격 가능성이 행동 응답 다릅니다 그리고 초기 및 런타임에 감지 위협의 작업자 개미, 다른 계급 사이 표시 주요 방어 행동을 측정할. 우리가 주요 개별 방어 동작의 정의 의해 함께 행동 클립 라이브러리를 만든이 음반을 기반으로 합니다. 우리는 이러한 가이드 다른 연구원은이 분야에서 일 인식 하 고 이러한 행동을 공부에 대 한 일반적인 참조 프레임을 제공 하 고 또한 궁극적으로 더 나은 역할을 이해할 수 있도록 다른 연구를 비교 하기 위한 더 큰 범위를 제공할 수를 예상 합니다. 이러한 행동은 질병 방어에 재생합니다.
Introduction
잎-절단 개미 고급 지구상에서 가장 복잡 한 식민지의 일부를 형성 하는 사회적인 곤충입니다. 그들은 곰 팡이 성장 하는 개미 (부족 Attini)의 파생된 지점 두 장군 Acromyrmex 와 아타1의 구성 된. 그들은 곰 팡이 작물 종 Leucoagaricus gongylophorus 배양 (Basidiomycota: Agaricales), 그들은 그들의 주요 음식 소스2,3에 의존 하는. 개미는이 곰 팡이 성장 위한 신선한 잎 소재를 공급 하 고 곰 팡이 답례로 영양이 풍부한 부 hyphal 팁 (gongylidia)는 개미와 그들의 무리에 의해 사용을 생성 합니다. 식민지 지 하 건설, 곰 팡이 작물 외부 정원4,5에서 유지 되 고 개미 농부 잠재적인 병원 균6,7,8에서에서 그들의 작물 단 보호 ,,910,,1112. 식민지는 다른 크기 (계급)의 노동자와 세13,,1415, 병원 체에서 개미와 작물의 방어에 확장 사이 분할.
우리 잎-절단 개미 식민지 질병에 취약 있어야 기대할 수 있습니다. 그룹 생활 사이 빈번한 상호 작용으로 인해 관련된 노동자, 따라서, 쉽게 전송16질병의 확산을 촉진 예정입니다. 개미는 Metarhizium 종, 백 병원6등 곤충 병원 성 곰 팡이 기생충에 감염 되기 쉽다. 이러한 기생충 처음 이며 둥지7,8주변 토양에 존재 종종 있습니다. 단4,균 류 작물의 농업5 은 또한 질병17,18에 감염 될 가능성이 있습니다. 일반 곰 팡이 기생충 ( Aspergillus 니제르 와 Trichoderma 종3포함)에 의해 감염 될 수 있습니다. 그러나, 가장 중요 한 위협 이다 속 Escovopsis 에 있는 전문가 necrotrophic 균 류 (Ascomycota: Hypocreales)11. Mycolytic 효소의 분 비 및 다른 화합물을 통해 Escovopsis 살인를 균 류 작물12, 개미 식민지11,19에 대 한 잠재적으로 치명적인 결과에서 영양분을 가져옵니다.
질병 위협에 대처, 개미 식민지와 개인 수준, 결합 생물학 통제, 행동 및 화학 방어 행동 prophylactically 하 고 때 필요한, 감염에 대 한 응답에서에서 놀라운 방어를 해야 합니다. 샨 다, 이러한 방어 방지 또는 일반 병원 체 및 Escovopsis같은 전문가에서 감염의 영향을 줄일 수 있습니다. 광범위 하 게 그들은 환경20, 둥지를 입력 하 고 둥지 내에서 감염의 확산을 제한 기생충 방지 기생충의 수축 방지 포함. 방어의 첫 번째 라인 포함 화학 선의 분 비3,21,22,23,,2425,26, 에서 27 소독 노동자 균 정원, 그리고 자기-및 allogrooming을 수행 하는 개미에 설립 하기 전에 그들을 핥 아 통해 식물 기판. 때 특히 둥지를 입력 시, 손질, 노동자는 그들의 몸27도 산 성 배설물 분 비를 적용할 수 있습니다. 이러한 예방 방어는 명백 하 게 병원 성 위협6,7,,89,10,11, 감염을 방지 하는 것이 중요 12.
초기 방어 실패 하 고 둥지와 곰 팡이 정원, 입력에 성공 하면 Escovopsis 같은 병원 체와 감염 초기 단계에서 감지 되 면, 개미 곰 팡이 포자25,28. 을 제거 하려면 정리 사용 개미가 metapleural 땀 샘에서 분 비 하거나 전송 포자 infrabuccal 포켓 (는 구강), 그들은 화학 칵테일 metapleural와 양순 동맥 분 비26포함 된 혼합 수 있습니다. Γ-keto-carboxylic를 포함 하 여이 동맥에 있는 20 이상 알려진된 화합물-indoleactic 산3. 이들은 적극적으로 적용된25, 항생제, 살 균 제의 fungistatic 속성29, 그리고 Escovopsis 포자 발 아30을 억제 하실 수 있습니다. Infrabuccal 포켓에 저장 하는 포자는 식민지31,32밖에 나중 추방 된다. 이 곰 팡이 초기 단계 검출에 따라 손질의 대부분 사소한 노동자28,33에 의해 수행 됩니다. 그러나, 병원 체 탐지를 피하기 위해 관리 하는 경우 곰 팡이 정원 내에서 확산, 모두 미성년자와 주요 노동자28곰 팡이 감염된 부분을 잡 초 그리고이 제거 된 재료가 둥지31밖에. 또한 항생제 공생 Actinobacteria34,,3536- 에 의해 생산의 형태에서 생물 학적 컨트롤을 사용 하는 Acromyrmex 잎-절단 속에 종에 유지 주로 젊은 주요 노동자34,,3839,40- Escovopsis 의 사체 성장을 방지 하는 화합물을 생산 하는 개미 표 피37 34 , 38 , 41.이 항생제 생산에 Escovopsis에 의해 손상 수 있습니다-감염19동안 화합물을 생산.
그림 1: 개미 형태학 기능. 개미는 프로토콜에서 언급 한 형태학 상 구조를 보여주는 그림을 도식 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
잎-절단 개미 방어는 따라서 집단적으로 질병42에서 매우 효율적인 보호와 이러한 개미를 제공 하는 행동, 화학적 메커니즘의 통합된 어셈블리를 구성 합니다. 광범위 한 관심은 이러한 방어를 이해 하 고 그들은 광범위 하 게 연구16,20,42,,4344되었습니다. 그러나, 명확한 정의 도움이 될 방어 동작의 시각적 편집 및 연구자에 의해 체계적인 사용에 대 한 그들의 설명입니다, 우리의 지식, 사용할 수 없습니다. 비록 개미 동작을 설명 하는 데 사용 하는 용어는 상대적으로 표준화 하 고, 그러므로 아무 확실성도 같은 행동 행위 다른 연구에서 일관 되 게 지명 된다 이다. 여기, 우리의 주요 목표는 선명도 관련된 정의 함께 개별 예방 및 방어 동작의 비디오 녹화의 편집을 통해 표준화를 제공 하 여이 문제를 해결 하는. 우리는 행동 실험는 우리가 관찰 하 고 계량 결과 또한 선물이 여기 Acromyrmex echinatior 하위 식민지의 실험적인 Escovopsis 감염의 맥락에서 동작 중이 클립을 촬영으로 이 사용 하 여 행동 연구는 어떻게 설명을 예입니다.
Protocol
1. Escovopsis 절연
- 개미 제거, Escovopsis germinates sporulates 때까지 몇 일 동안 습 한 솜 털과 페 트리 접시에 곰 팡이 정원 조각를 배치 하 여 Escovopsis Acromyrmex echinatior 실험실 식민지에서 종자를 격리 합니다. 감자 포도 당 한 천 배지 (PDA, 39 g/L)에 포자를 전송 하 고 약 2 주 동안 ca. 23 ° C에서 품 어.
참고: 하나 스트레인 현재 연구에 사용 되었다. - 멸 균 바늘을 사용 하 여이 첫 번째 접시에서 성숙한 포자를 골라. 바늘의 팁을 충당 하기 위해 충분 한 포자를 선택 하십시오.
- 무 균 조건 하에서 새로운 접시에 포자를 접종 하 고에서 품 어 ~ 약 2 주 동안 23 ° C.
- 때 균 전체 접시 덮여 있고 성숙한 갈색 포자로 성장, 반복 단계 1.3 하지만 새로운 PDA 접시에서 포자와 함께이 시간.
- 과정까지 각 스트레인에 대 한 Escovopsis 의 깨끗 한 주식 인수 (눈에 보이는 오염 또는 격판덮개 표면 아래에 성장)를 반복 합니다.
2. 실험 설정
- 3 A. echinatior 식민지를 사용 합니다.
참고: 여기 식민지 Ae160b, Ae322 및 Ae263 사용 되었다. - 각 식민지에서 12 하위 식민지를 확인 합니다. 오 후 관찰에 대 한 6 개의 하위 식민지와 72 h 후 관찰에 대 한 6 개의 하위 식민지를 확인 합니다. 그러면 총 36 하위 식민지; 제어, 각 '부모' 식민지'Escovopsis 치료'로 나머지 절반에서 하위 식민지의 절반을 표시 합니다.
참고: 동안 퀸의 존재에 영향을 미치는 작업자 행동, 우리가 기대 하는 (비록이 보장 될 수 없다), 여왕-덜 하위 식민지 실험 실행 시간의 짧은 기간에 대 한 queenright 식민지로 행동 가능성이 있다는 부모 식민지에서. - 각 하위 식민지에 대 한 길이의 사각형 상자를 사용 하 여: ~ 3.15 (8 cm), 폭: ~ 2.17 (5.5 c m)에 깊이 ~ 1.77에 (4.5 c m).
참고: 중요 한 점은 촬영 및 동작 인식 가능은 사료와 폐기물을 덤프 하 균 조각 외부 하지만 충분히 작은 상자를 만들기 위해 동시에 개미에 대 한 충분 한 공간을 제공 하는. - 각 하위 식민지에 대 한 추가 차-스푼 크기 (약 2.2 c m3 와 1.2 g) 균 류 정원 (L. gongylophorus)의 중앙 부분에서 원래 식민지, 가시 나무 잎의 몇 고 탈지 면의 조각 물에 젖 었.
참고: 탈지 면 습도를 제공합니다. 그것은 물으로 떨어지는 하지 해야 하 고 곰 팡이 정원 터치 하지 말아야. - 하위 식민지 Escovopsis치료에 대 한 접종 루프를 사용 하 고 그래서 그것은 단지 Escovopsis 포자에 의해 덮여 개통을 채우기. 두 드려서 부드럽게 균 정원의 작은, 지역화 된 부분 10 ~ 20 배는 포자는 너무 클러스터 되지 않은 포자를 접종.
- 하위 식민지 컨트롤 사용에 대 한 살 균 접종 루프와 곰 팡이 정원 Escovopsis 의 응용 프로그램을 모방.
참고: 지금까지이 하지 현재 실험에서 행 해졌다, 비록에 흑연 또는 (활석 분말) 처럼 무 균 분말의 접종 병원 체 감염 및 불활성 에이전트를이 단계에서 할 수 있습니다. - 72 h 관찰, 두고 하위 식민지의 절반 (제어 및 감염) 개미를 추가 하거나 비디오 녹화를 시작 하기 전에 Escovopsis 의 소개 후에 72 h에 대 한.
참고: 그것은 가능성이 Escovopsis 포자 (게시 되지 않은 생체 외에서 데이터); 발 아 게 개미의 부재에서 72 h 대기 이 또한 (예를 들어에서 균 류 균 류 정원에 이미 있는) 다른 감염의 기회를 증가, 하지만이 시간 동안이 설립된 감염의 초기 단계를 나타내는 데이 치료를 위해 바람직합니다. - 0 h 관찰, 단계 2.6와 녹음을 하기 전에 약 30 분 후 직접 추가 두 종족, 4 명의 작은 노동자와 4 명의 주요 노동자 동시에 부모 식민지에서 각 상자에.
- 사용 하 여 두 주요 노동자에서 정원 내 빛 안료와 함께 젊은 Actinobacteria 표 피의 대부분을 덮고 있습니다. 다른 두에서 어두운 안료와 Actinobacteria만 laterocervical 접시를 덮고 정원 밖 가져가 라.
- 72 h 관찰, 기록, 즉, Escovopsis와 함께 접종 후 71.5 h 전에 2.8 및 2.8.1 30 분을 반복 합니다.
참고: 실험 하위 식민지는 설립된 자연 Acromyrmex 식민지 보다 훨씬 작습니다. 이것은 정확 하 게 동작을 기록 하는 데 필요한입니다. 이 영향을 미칠 수 몇 가지 동작의 주파수 질적, 하는 동안 하위 식민지의 구성 가능성이 더 질적 행동 상호 작용을 반영 하기 위해 자연 식민지에서 노동자의 혼합을 반영 하기 위해 선정 되었다.
3. 비디오 녹화 및 동작 점수
- 노트북 (또는 동급)에 연결 된 USB 내 시경을 사용 하 고 충분 한 빛을 제공.
- 각 하위 식민지에 대 한 4 h (0 h 또는 72 h 후 감염에서 시작)에 대 한 비디오 녹화를 수행 합니다.
- 36 하위 식민지를 기록한 후 검토의 영상과 점수 144 h의 총 관심의 모든 동작 각 하위 식민지에 있는 모든 개인에 대 한.
참고: 현재 실험 예에서 우리가 했다 Escovopsis, 관찰의 시간의 총 수를 줄이면 이외의 균으로 감염 두 하위 식민지 (식민지 Ae160b에서에서 제어) 및 치료 하위 식민지 식민지 Ae322에서 제외 136 하. - 각 시간 행동 관찰, 1 발생으로 기록.
참고: 행동만 점수 하지만 짧은 또는 긴 기간 > 1로 다른 동작에 의해 중단 되는 경우 또는 시간 동안 개미 수동 경우 수 있습니다.
4입니다. 동작
참고: 행동 정의 이전 연구23,,2728,31,45 및 개인적인 관측 설명의 조합을 사용 하 여 만들어졌다. 동작 인식에 대 한 프로토콜에 사용 되는 중요 한 형태학 상 구조를 보여주는 상세한 그림, 그림 1을 참조 하십시오.
- 자기 정리 및 청소 하는 안테나 (동영상 1)
- 개미는 자기 몸 단장을 시작 하려면 다리 운동 중지 통지. 앞 다리 (그림 1)에 안테나 청소기를 통해 안테나를 뽑아, 다른 박차를 직면 한 계급의 구성 된 경골-족 근 관절에 있는 클램프 같은 구조 크기 bristles과 빗45, 확인 46.
- 청소 후 안테나, 개미는 입자와 glossa (그림 1)와 잠재적인 병원 균을 제거 된 mouthparts 통해 다리를 당겨서는 다리 안테나 청소기 청소 것입니다 관찰.
참고: 자동 정리 청소 후 안테나와 안테나 청소기 (그림 1), 하지만 또한 다리 청소 mouthparts를 사용 하 여 구성할 수 있습니다. 개미 다리 청소는, 그것은 가장 자주 연속적으로 모든 6 개의 다리를 청소.
- 곰 팡이 (비디오 2) 정리
- 공지는 개미 곰 팡이 정원에서 고정된 지점에서 다리의 움직임을 중지 하는 경우. 안테나는 움직이지 하 고 병렬 풍경과 삭 (그림 1) 조 사이의 각도 약 45 °, 균으로 지적 하 고 안테나의 끝은 거의 만지고, mandibles (의 끝 가까이 관찰 그림 1)입니다.
- Note 위 (maxillae)와 더 낮은 (labium) mouthparts 열려, 신흥 glossa (그림 1)와 곰 팡이 핥 고 있다.
- Allogrooming (비디오 3)
- 하나 이상의 개미는 다른 개미 (받는 사람) 또는 그 반대로접근 하는 때이 동작을 관찰 합니다. 동작을 하는 동안 개미 움직임을 중지 하 고 밀접 하 게 함께 신체 접촉에와 서. 손질 ant(s) 받는 사람 개미 시체의 더 큰 영역을 커버 약간 이동할 수 있습니다.
- 움직이지 않는 고 지적 받는 개미 또는 이동 및 가볍게 두드리고 수신기의 특정 지점으로 액 터의 안테나 수를 관찰 합니다. 풍경 (그림 1) 삭 조 사이의 각도 특정 점이 나 도청에 고정 여부에 따라 약 45 °입니다. 배우의 안테나의 끝은 일반적으로 서로와 mandibles (그림 1)의 팁.
- Note 위 (maxillae)와 더 낮은 (labium) mouthparts 개방, 신흥 glossa (그림 1)와 수신기 개미를 핥 아 하 고.
- Metapleural 선 정리 (비디오 4)
- 개미 metapleural 선 (그림 1) 손질을 시작 하는 움직임을 중지 하는 때 관찰 합니다. 참고 개미 metapleural 선 (예를 들어 오른쪽 앞 다리)의 개통 (도관)를 문질러 다시 앞 다리 중 하나에 도달 하는 1 개의 측에 기댄 다.
참고: 다른 앞 다리는 동시에 (이 예제에서 왼쪽된 앞 다리) glossa (그림 1)에 의해 핥 았. - 확인 개미 반대 측에 기대 고 다리를 전환 반대 다리로 같은 동작을 반복 합니다. 개미는 metapleural 샘 하 고 이후에 지속적으로 다리 (그림 1) 전환 glossa 앞 다리를 이동 하 고 있습니다.
참고:이 예제에서는 개미 지금 전달 합니다 왼쪽된 앞 다리 metapleural 동맥을 glossa (그림 1)에 오른쪽 앞 다리. Metapleural 선 (그림 1) 정리, 후 개미는 종종 셀프 손질 (단계 4.1)를 시작 합니다.
- 개미 metapleural 선 (그림 1) 손질을 시작 하는 움직임을 중지 하는 때 관찰 합니다. 참고 개미 metapleural 선 (예를 들어 오른쪽 앞 다리)의 개통 (도관)를 문질러 다시 앞 다리 중 하나에 도달 하는 1 개의 측에 기댄 다.
- 잡 초는 포자 (비디오 5)
- 개미 곰 팡이 정원에서 고정된 지점에서 다리의 움직임을 중지 하는 때이 동작을 관찰 합니다. 안테나는 움직이지 하 고 병렬, 풍경 및 삭 조 사이의 각도 약 45 °, 균으로 지적 하 고 서로 팁 mandibles (그림 1)의 안테나의 끝 거의 닿는 관찰 합니다.
- 개미 그들을 당겨의 mandibles 표시 Escovopsis 포자를 버섯 모양 자르기에서 그들을 분리 (그림 1)을 열립니다 확인 하십시오. 안테나는 방향에 대 한 부드럽게 이동 하는 동안 개미 둥지에서 포자의 클러스터를 수행 합니다. 안테나 포자의 클러스터를 잡고 (그림 1; 참조 비디오 1) 안테나 청소기를 통해 청소 수 있습니다. 개미는 폐기물 더미에 포자를 삭제합니다.
참고: 폐기물 더미 활동의 기록 현재 실험에 다 되지 않았습니다 있지만 현재 프로토콜의 적당 한 확장 될 것 이다.
- 곰 팡이 잡 초 (6 비디오)
- 개미는 곰 팡이의 고정된 지점에서 다리의 움직임을 중지 하는 경우이 동작을 관찰 합니다. 안테나는 느슨하게 개미 약간 곰 팡이 부분을 도청 하는 동안 제거 하려고 하는 곰 팡이의 부분으로 지적 했다.
- 지정된 된 영역을 분리 하거나 (그림 1)의 mandibles와 함께 곰 팡이 작품의 일부를 잡아 개미 곰 팡이 작물을 통해 어느 컷을 그것의 mandibles를 사용 하는 관찰. 개미는 사용자의 측면에서 다리, 바위 동시에 동안 그것은 곰 팡이 조각을 떼어.
참고: 경작 할 수 있습니다 여러 근로자 및 미성년자와 메이저. 그래서, 일부 개미 할 경우 곰 팡이 절단, 다른는 락과 움직임을 당겨 실시 합니다. 곰 팡이의 분리 된 부분 둥지 밖에 서 수행 하 고 폐기물 더미에 떨어뜨리고. 폐기물 예금의 기록 현재 실험에 다 되지 않았습니다 하지만 현재 프로토콜의 적당 한 확장 될 것 이다.
- 지저분한 유체 (비디오 7) 정리
- 개미 곰 팡이 정원에서 고정된 지점에서 다리의 움직임을 중지 하는 때이 동작을 관찰 합니다. 개미는 mouthparts에 지저분한 액체의 작은 물방울을 적용할의 gaster (그림 1)과 서로 향해 머리를 구 부린다.
- 준수는 개미 mandibles (그림 1), 한 번에 하나씩 통해 앞 다리를 당긴 다. 그 후, 개미는 앞 다리의 경골-족 근 관절에 위치한 안테나 청소기 (그림 1)를 통해 안테나를 이동 합니다.
- 드롭릿 역류 (비디오 8)
- 개미는 곰 팡이의 고정된 지점에서 다리의 움직임을 중지 하는 경우이 동작을 관찰 합니다. 안테나는 움직이지 하 고 병렬, 풍경 및 삭 조 사이의 각도 약 45 °, 곰 팡이로 지적 그리고 안테나의 끝 거의 터치 서로 mandibles (그림 1)의 팁.
- 개미에서 노란색 또는 심지어 그것의 mouthparts에서 갈색 빛을 투명 하 게 되 고 다양 한 균에 액체의 작은 물방울을 읽었다는 관찰 합니다.
Representative Results
이 연구의 주요 목적은 잎-절단 개미, 미래 연구에 대 한 참조로 사용 하는 카탈로그를 생성 하에서 질병 방어와 관련 된 동작을 설명 하는 짧은 클립의 창조 했다. 또한, 연구는 이러한 행동을 행동 연구, 우리가 여기에 요약의 대표적인 결과에서이 카탈로그 수 있습니다 사용 하는 방법을 보여 계량 했다 실험적인 체제의 예로 사용 합니다.
Sub-colonies는 초기 단계 (0 h) 및 늦은 단계 (72 h) 감염 관찰에 대 한 설정 했다. 무거운 Escovopsis 이외의 균에 감염 후 72 h, 인해 두 하위 식민지 (식민지 Ae160b에 대 한 컨트롤)과 식민지 Ae322에 대 한 치료 제외 됐다, 그래서 우리는 결과의 프레 젠 테이 션 0 h 시간 포인트에 초점 더 적은 중점을 두고 72 시간 후 관찰 하는 행동. 모든 하위 식민지 촬영 방어 동작을 득점 후, 우리는 감염 및 컨텍스트, 미성년자와 주요 노동자에 의해 사용 되었다 다른 방법을 포함 한 후 시간과 관련 된 행동 패턴에 차이가 발견. 대조적으로, 각자 손질에서 실시 되었습니다 항상 제어 및 감염 된 하위 식민지에. 그것은 또한 일반적인 개미 했다,와 Escovopsis 균 또는 포자 제거 하려고. 이 동작은 너무 보편적으로 관찰 하 고 모든 상황에서 자주 때문에, 우리 그것을 계량 하지 않았다.
우리는 하위 식민지 (표 1) 당 미성년자와 주요 노동자에 대 한 프로토콜 및 현재 계산된 총과 평균 주파수에 설명 된 다른 모든 행동을 이뤘다. 우리 컨트롤에서 부 노동자 손질 (그림 2a), 주요 노동자 보다는 더 많은 정원 작물 그리고 그들은 균 류 정원에서 더 많은 시간을 보낸 일화 관찰 발견. Escovopsis 감염 식민지에 증가 균 제어 식민지를 기준으로 전반적인 손질을 위한 경향이 되었다 그러나 이것은 중요 한 (F1,23 2.80, p = = 0.1077; 테이블 2; 그림 2 a). 거기 감염으로 지저분한 손질 비 크게 증가 했다 (F1,23 = 0.60, p = 0.4455; 테이블 1) 미성년자와 주요 노동자 (그림 2b) 사이 차이가 있지만. 우리는 시간의 연장된 기간에 대 한 노동자는 균 들어가면 보다는 때에 또는 완전히 곰 팡이에서 손질 배설물 관찰.
그림 2: 이벤트 손질의 주파수. 번호를 의미 (± 표준 오류 (SE), n = 9)의 (a) 균 류 손질 하 고 (b) 지저분한 접종 후 4 시간 이내 이벤트를 정리, 비교 컨트롤 및 Escovopsis 치료에서 미성년자와 주요 노동자. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
몇 가지 동작 극히 드문 했다입니다. 우리만 metapleural 선 4 번 손질을 관찰 하 고 모든 인스턴스 발생 후 72 h; 한번 컨트롤 그룹에서 및 세 번 Escovopsis 감염 (표 1) 식민지에. 으로 자주 거의 우리 개미 곰 팡이 가든에와 몇 번 곰 팡이 (표 1) 외부 액체 작은 물방울 게 우다 것 이다 발견. 0 h 그룹에서이 일어난 컨트롤 하위 식민지와 두 번 감염 된 식민지-모든 3 개의 경우에 동작 주요 작업자에 의해 수행 되었다. 한 행사에서 사소한 작업자 역류 상자 및 주요 작업자 가시 나무 잎, Escovopsis 치료에 모두에 동일한 일단 구석에 작은 물방울. 72 h 식민지에서 곰 팡이에 물방울 역류 적 제어 식민지에서 관찰 했지만 감염 된 식민지에 일곱 번을 일이. 이들 중 6 주요 노동자와 3 균 류 정원 외부 방울을 추가 하는 한 개인에 의해 다음에 의해 했다.
포자 (그림 3는) 경작 하 고 곰 팡이 제거 (그림 3b) 낮은 주파수에 둘 다 했다. 곰 팡이 감염 된 식민지 및 컨트롤 사이의 잡 초의 주파수에서 상당한 차이가 동안, 감염 이후 시간 증가 잡 초에 대 한 경향이 되었다 (F1,23= 2.91, p = 0.1014; 테이블 2). 우리의 관측을 크게 변경 하지 않은 시간, 잡 초, Escovopsis 포자에 집중 하지만 식민지 감염 되지 않은 컨트롤 (F1,23 Escovopsis 보다 감염에 더 높은 주파수에 대 한 경향 = 3.27, P = 0.0838; 테이블 2). 적은 하위 식민지 Escovopsis 감염 했다 볼 수 포자에서 모든 포자를 거의 제거 하는 개미와 초기 감염 (때 개미 후 포자 접종의 0 h 소개 되었다), 관찰 기간 후 남은 반 하위 식민지 (4 개 중에 9; 그림 3 c). 나중 단계 감염 (어디 개미 소개한 후 포자 접종의 72 h), 개미 부 식민지에 완전히 포자를 제거 할 수 없었다. 함께 찍은, 이러한 관측 개미 포자 곰 팡이 감염의 과정을 통해 잡 초를 잡 초에서 이동 하는 경향이 좋습니다.
그림 3: 이벤트를 잡 초의 주파수. 주파수를 의미 (± 표준 오류 (SE), n = 9) (a) 포자 ( Escovopsis 포자)의 잡 초 및 잡 초 (Escovopsis 또는 다른 균) 4 h 관찰 기간 동안, 미성년자 및 치료 그룹에서 전공을 비교 하는 (b) 균의 그리고 ((c)) 관측 기간 끝에 치료 그룹에서 보이는 Escovopsis 포자와 하위 식민지의 수. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
| 사소한 노동자-제어 | 사소한 노동자-치료 | 주요 노동자-제어 | 주요 노동자-치료 | |
| 0 h | ||||
| 균 류 손질 | 84 (9.333) | 131 (14.56) | 37 (4.111) | 66 (7.333) |
| Allogrooming | 6 (0.6667) | 14 (1.556) | 5 (0.5556) | 6 (0.6667) |
| 경작 하는 포자 | 0 | 3 | 0 | 5 (0.5556) |
| 곰 팡이 제거 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 지저분한 유체 손질 | 46 (5.111) | 69 (7.667) | 27 (3.000) | 48 (5.333) |
| 드롭릿 응용 프로그램 | 0 | 0 | 1 (0.1111) | 2 (0.2220) |
| Metapleural 선 정리 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 72 h | ||||
| 균 류 손질 | 10 (1.429) | 45 (5.000) | 24 (3.429) | 38 (4.222) |
| Allogrooming | 2 (0.2857) | 10 (1.111) | 1 (0.1110) | 4 (0.4440) |
| 경작 하는 포자 | 0 | 0 | 0 | 1 (0.1110) |
| 곰 팡이 제거 | 0 | 1 (0.1110) | 0 | 2 (0.2220) |
| 지저분한 유체 손질 | 19 (2.714) | 38 (4.222) | 30 (4.286) | 30 (3.333) |
| 드롭릿 응용 프로그램 | 0 | 1 (0.1110) | 0 | 6 (0.6667) |
| Metapleural 선 정리 | 0 | 2 (0.2220) | 1 (0.1429) | 1 (0.1110) |
테이블 1 : 관찰에서의 4 시간에 동작의 수 0 그리고 72 후 h Escovopsis 접종. (괄호에 있는 개인 당 평균 주파수)와 관측의 평균 총 수 제어 및 Escovopsis 감염 하위 식민지에서 미성년자와 주요 노동자를 각각 비교 (n = 9).
| 고정된 효과의 유형 3 테스트 | |||||||||||||||||||||
| 균 류 손질 | Allogrooming | 지저분한 손질 | 경작 하는 포자 | 곰 팡이 제거 | |||||||||||||||||
| 효과 | Num DF | 덴 DF | F 값 | 홍보 > F | Num DF | 덴 DF | F 값 | 홍보 > F | Num DF | 덴 DF | F 값 | 홍보 > F | Num DF | 덴 DF | F 값 | 홍보 > F | Num DF | 덴 DF | F 값 | 홍보 > F | |
| 식민지 | 2 | 23 | 0.77 | 0.4733 | 2 | 23 | 0.52 | 0.5989 | 2 | 23 | 0.54 | 0.5903 | 2 | 23 | 0.51 | 0.6052 | 2 | 23 | 1.17 | 0.3272 | |
| 하위 식민지 (식민지) | 6 | 23 | 0.93 | 0.4892 | 6 | 23 | 0.51 | 0.7978 | 6 | 23 | 0.63 | 0.7067 | 6 | 23 | 1.67 | 0.1742 | 6 | 23 | 1.53 | 0.2127 | |
| 치료 | 1 | 23 | 2.8 | 0.1077 | 1 | 23 | 1.85 | 0.1875 | 1 | 23 | 0.6 | 0.4455 | 1 | 23 | 3.27 | 0.0838 | 1 | 23 | 1 | 0.3275 | |
| 시간 | 1 | 23 | 6.53 | 0.0177 | 1 | 23 | 0.88 | 0.3574 | 1 | 23 | 0.97 | 0.3361 | 1 | 23 | 0.53 | 0.4742 | 1 | 23 | 2.91 | 0.1014 | |
테이블 2 : 혼합된 ANOVA의 통계 결과 별도 행동을 통계 분석을 수행할 수에 테스트. 고정된 효과 했다 식민지, 하위 식민지 (식민지 중첩), 치료, 및 시간. 이 테이블을 다운로드 하려면 여기를 클릭 하십시오.
비디오 1: 자기 손질 하 고 안테나 청소. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 다운로드 마우스 오른쪽 단추 클릭.
비디오 2: 균 류 손질. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 다운로드 마우스 오른쪽 단추 클릭.
비디오 3: Allogrooming. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 다운로드 마우스 오른쪽 단추 클릭.
비디오 4: Metapleural 선 정리. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 다운로드 마우스 오른쪽 단추 클릭.
비디오 5: 포자 잡 초. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 다운로드 마우스 오른쪽 단추 클릭.
비디오 6: 곰 팡이 잡 초. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 다운로드 마우스 오른쪽 단추 클릭.
비디오 7: 지저분한 유체 손질. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 다운로드 마우스 오른쪽 단추 클릭.
비디오 8: 드롭릿 역류. 이 비디오를 보려면 여기 클릭 하십시오 다운로드 마우스 오른쪽 단추 클릭.
Discussion
이 연구의 주 목적은 관찰 하 고 더 넓은 과학계에 의해 사용 하는 Escovopsis, 참조 클립을 만드는 곰 팡이-정원 감염 존재 기록 특성 잎-절단 개미 방어 동작. 이러한 동작은 독점 하지 않습니다 주목 해야 한다 Escovopsis에서 식민지의 방위에 또한 다른 오염 물질과 감염6,,78,9에 대 한 방어에서 역할을 할 수 있지만 ,10,,1112, 그리고 스스로42개미의 방어. 곰 팡이 성장에 방어에 대 한 광범위 한 연구에 대 한 배경을 제공 하는 우리의 프로토콜 개미. 이것은 특히 유용 하 게 될 것 이다: (i) 이러한 동작; 잘 알고 있지 않은 젊은 연구자에 대 한 (ii)에 대 한 일관 된 정의와 동작;의 관측을 확보 하 (iii) 연구와 개미 종; 비교를 촉진 하기 (iv) 이러한 행동의 수 너무 자주도 경험 발생할 수 있습니다 때문에 연구자 수 있습니다 결코 관찰 (iv) 때문에 이해 하 고 실험실 도움말에서 통제 된 조건에서 동작 인식 제자리에 조건을 더 제어 하는 연구.
우리의 행동 연구에서 결과 그 사소한 보여준 이전 작품와 일치 노동자 균 신랑-감염 초기 감지 되 면 중요 한-이상 주요 노동자25,,2832. 여기, 주요 노동자 Escovopsis 감염 (그림 2는) 후 곰 팡이 손질의 양을 증가. 이 작은 노동자는 주된 균 groomers 하지만 주요 노동자의 확산 방지에 도움이 될 수 감염 설립 제안 합니다. 작은 노동자 액세스 포자 제거에 더 적합 한 될 수 있는 더 빨리, 더 큰 주요 노동자는 포자 제거할 수 있습니다. 우리는 또한 그 노동자 성공적으로 포자 감염된 하위 식민지 (4 중 9)의 약 절반에 때 제거 그들은 감염의 때에 소개 되었다 따라서는 병원 체 초기그림 3(c)을 감지할 수 있는 발견. 전반적으로, 개미를 처음 시도 하는 행동 응답의 일련이 포인트 Escovopsis 감염 포자를 제거 하 여 (멈추고 그래서 전에 하 고 감염이 확산), 곰 팡이 정원의 부분을 제거 하는 대신 (그림 3a, b. ). 감염 진행 때 개미 제거 곰 팡이 정원28의 부분 더 높습니다 경우이 시간이 지남에 변경 됩니다. 우리의 데이터 곰 팡이 감염 (그림 3의 나중 단계에서 제시 되는 주로 잡 초이 추세를 지 원하는 우리의 샘플 크기 결정, 작은 했지만 배제할 수 없다 동시 감염 경작 동작을 유도, 는). 곰 팡이 잡 초는 일반적으로 낮은 수준의 개미 더 Escovopsis의 성장을 억제 하기 위해 다른 방어 (예:화학 물질)을 사용 하거나 아무도 우리의 실험 하위 식민지 너무 심각 하 게 (감염 된 것을 제안할 수 있습니다. 더 많은 파괴적인 방어 불필요)입니다.
우리의 연구 결과 개미 곰 팡이 가든을 입력의 특성은 자기 배설물 유체로 손질을 감염 연관 되는 것 보다는 예방 측정으로 사용 하시기 바랍니다. 유사한 관측을 손질 하 고 둥지를 입력할 때 그들의 다리에 그들의 입으로 지저분한 작은 물방울 전송 마 여성에서 볼 수 있다 또는 자르기27처리. 감염 이론에 증가 한다 균 류 정원의 가장자리에 노동자의 활동 경우 제거 감염 된 물자를 실시 하 고 폐기물 더미에서 떨어졌다. 따라서, 지저분한 유체 손질도 직접 늘어납니다 하지 질병 확산을 최소화 하기 위해 감염 시. 우리 노동자 중 곰 팡이 포기 하거나 화학 방어 등 더 많은 극단적인 조치를 채택 심한 감염, 곰 팡이 정원의 가장자리에 감소 된 운동에 대 한 반대 패턴을 기대할 것입니다.
지저분한 체액 대 될 수 있습니다 중요 한 상의 prophylactic 화학 개인, 동안 외국 입자 또는 미생물을 감지 하는 경우 allogrooming 둥지-짝 다른 노동자에 의해 사용 됩니다. 상당한 차이가 우리가 지저분한 유체 손질의 주파수 (표 1) 사이 관찰 (n = 304)와 allogrooming (n = 48) 병원 체 탐지에 차이 나타낼 수 있습니다. 개미는 그들의 안테나;와 자신에 병원 체를 쉽게 검색할 수 없습니다. allogrooming는 다른 한편으로 누가 개미 몸 전체를 검사 하 고 필요한 경우 신랑만 선택 수 둥지 동료에 의해 이루어집니다. Escovopsis 는 개미 보다는 곰 팡이 가든의 기생충 이기 때문에,이 또한 allogrooming의 낮은 금액을 설명할 수 있습니다.
거의 손질, 그리고 감염의 나중의 단계에만 metapleural 선을 관찰합니다. 성장 하는 곰 팡이의 종 적은 종 또는 커버25,47보다 작은 개미 풍부한 Pseudonocardia 세균 커버 metapleural 샘 신랑. A. echinatior symbiont47의 풍부는,이 낮은 선 주파수를 손질을 설명할 수 있다. Metapleural 동맥 분 비30, 생산 비용이 이며 또한 오랜 시간, metapleural 동맥의 손질에 대 한 필요성의 빈번한 수 있다는 의미에 대 한 infrabuccal 주머니 안에 저장 될 수 있습니다. Metapleural 선 정리, 동안 개미와 동시에 다리를 전환 그냥 선; 손질 했다 다리를 핥 아 포자는 그로 인하여 전송 infrabuccal 주머니에 선 분 비는 억제 하는 Escovopsis에 대 한 중요 한 ' 후속 발 아25잠재적인. 사소한 노동자는 둥지 안에 더 풍부한 고 단위 몸 질량30, 당 더 큰 metapleural 샘 metapleural 선 비의 대부분에 책임 제안 있습니다. 이것 또한 왜, 우리의 연구에서 곰 팡이 손질의 가장 높은 주파수는 작은 노동자 중 설명할 수 있었다.
우리 Pseudonocardia, 일반적으로 Acromyrmex 노동자의 표 피에 관찰 하 고 Escovopsis 에 대 한 방어에서 역할을 알려진 세균성 symbiont에서 항생제의 사용 하 여 활성을 나타내는 행동을 관찰 하는 것으로 예상 36 , 39 , 40. 그런 행동을 관찰 되지에 대 한 가장 가능성이 설명은 이러한 항생제의 응용 프로그램 다른 동작에 통합 될 수 있습니다 같은 균 류 정리 및 잡 초로 관찰 하기 어려운 그것을 만들 수 있습니다 다음 자체 정리를 뚜렷한 동작입니다.
곰 팡이 가든에 액체 방울 토의 특이 한 행동을 관찰 합니다. Nestmates 위한 음식의 역류 이전 잎-절단 개미22에서 설명 하고있다. 우리의 실험에 방울 어두운 갈색, 제안 하는 그들은 다른 개미에 대 한 음식 소스 수 있습니다/또는 제공 하는 물에서 투명 한 색에 달랐다. 우리만 어디 다른 개미에서에서 마신 방울, 방울 혜택을 다른 개미 또는 습도가 낮을 때 곰 팡이 rehydrate를 확인할 수 없는 우리 그래서 두 차례 관찰. 이 동작의 대부분 관측 항균 성 펩 티 드16,48의 역류에 의해 면역 못쓰게 같은 방어 역할을 암시 수 있습니다 Escovopsis 감염 시 했다. 우리가이 행동은 드문, 하지만 그것은 조사를 더, 예를 들어 결정 하 여 방울 항균 특성을가지고 있는지 흥미로운 라인 것이 회사 결론을 내릴 수 없습니다.
잎 절단기 개미의 복잡 한 방어 행동의 그의 관측 연구를 감안할 때, 곰 팡이 정원 감염 없이 비교를 포함 하 여 매우 어려운 분야, 실험 데이터에 대 한 귀중 한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 이러한 행동에서 더 조건을 제어합니다. 관측 실험실 조건 하에서 자연 상태에서 발견 하는 행동에서 다를 수 있습니다, 하는 동안 주요 방어 행동의 우리의 카탈로그 등 필요한 도구 개발, 모두를 개선 하기 위해 실험 하 고 필드는 나중에 연구. 그러나 실험적 접근 방식을 설명할 수 있습니다,, 부분적으로 왜 어떤 행동은 극히 드문 (예를 들어, allogrooming, metapleural 선 손질) 이러한 행동 정의 사용 하 여 우리의 데모에. 미래 연구 따라서 더 자연 관찰을 만드는 방법을 찾기 위해이 실험적인 체제의 한계를 고려할 수 있다. 추가 요인 또한 Actinobacteria 운반 (젊은) 노동자와 나이가 근로자 보다 적게 풍부한 커버, 그는 Escovopsis 의 위협에 다르게 응답할 수 있습니다 구별 등 현재 프로토콜에 통합 될 수 있습니다. 감염입니다. 간에 관찰 (예를 들어 초점 개인 득점)에 의해 더 정확한 만들기 또는 더 큰 하위 식민지 크기 (큰 수 노동자의), 그리고 시간 또는 수의 하위 식민지 또는 개인에서 촬영 될 수 있다는 주어진 시간에 포인트. 그럼에도 불구 하 고, 설정 해결 행동 목표에 중점을 두고 더 큰 행동 연구에 대 한 연장 될 수 있습니다, 하는 동안이 경우에 우리는 집중에 성공적으로 기록 하 고 특정 방어 동작을 정의 하는 방법을 보여주는.
우리 잎-절단 개미에 방어에 기여 하는 동작을 설명 하 고 더 크게, 체계적으로 확인, 설명, 그리고 영화에 방어 동작을 캡처. 우리의 대표적인 결과 왜 어렵다 성공적으로 방어 동작의 설정 하 고 항균의 응용 프로그램 관련 된 직면 한 광범위 한 균 류-농업 개미 식민지를 감염 하는 병원 체에 대 한 제안 하는이 분야에서 다른 연구 강화 화합물. 우리의 주요 목표는이 분야에서 미래의 일을 위한 새로운 도구를 제공 하 고 우리가 행동 카탈로그 보안 합의 및 간소화 된 정의 관측, 및 중요 한 자원으로 동작의 해석에 대 한 귀중 한 증명 것입니다 희망 미래의 연구 대 한.
Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
우리는 라인 Vej Ugelvig 및 키 얼 스 틴 Sheehy 안테나 청소기의 메커니즘을 손질 하 고 촬영 설정에 관한 유용한 토론에 감사 하 고 싶습니다. 마이클 폴 센 Villum 수 라스 무 센 젊은 수 사관 친교 (VKR10101)는 마리 퀴리 개별 유럽에 의해 무고 한 감성에 의해 지원 됩니다 (IEF 부여 627949) 친목. 우리는 또한 수집 덴마크에 개미를 수출 하는 스미 소니언 열 대 연구소 시설 및 파나마, 병 참 지원의 사용 및 허가 Autoridad Nacional del Ambiente 감사 하 고 싶습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Plastic boxes | N/A | N/A | Transparent. Length: 3.15 in (8 cm), width: 2.17 in (5.5 cm), depth: 1.77 in (4.5 cm) |
| Petri dishes | Sarstedt | 82.1472 | 3.62x0.63 in (9.2x1.6 cm) |
| Inoculation loops | Labsolute | 7696431 | Disposable 1uL. Length: 7.67 in (19.5 cm) |
| Cameras | DBPower | NTC50HD_8.5mm | USB Endoscope Camera |
| Holders for the cameras | N/A | N/A | Old beaker clamp stand. |
| Laptop | HP | N/A | Generic laptop for saving recordings. |
| Program used on the laptop | Windows Movie maker | N/A | |
| Forceps | Vermandel | 50.054 | Soft |
| Potato dextrose broth | Sigma-Aldrich | P6685-1KG | 24 g/L |
References
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