Målet med denne protokollen er å manipulere fargen mønstre av hopping edderkopper og andre svært små Leddyr med maling for å studere spørsmål knyttet til seksuelle valg, seksuelle kannibalisme, predasjon, puppen, eller andre felt av animalsk farge.
Innen atferdsmessige økologi, er mange eksperimenter utformet for å undersøke evolusjonære formålene med fargerike trekk i sammenheng med seksuelle valg og predasjon. Metodene er ulike, men hovedsakelig består av å endre farge mønstre av individer med ulike fargestoffer. Slike teknikker har blitt brukt på tvers av mange virveldyr, spesielt i fugler, men har forblitt underutviklet for virvelløse dyr på grunn av vanskeligheten med å effektivt manipulere farge i små organismer. I stedet, for å manipulere utseendet av virvelløse dyr, har forskere vanligvis endret belysningen miljøet for å filtrere ut visse bølgelengder. Imidlertid påvirker en slik metode ikke bare fenotypiske trekk av interesse, men hele utseendet til den enkelte og dens omkringliggende. Her skalerer ned teknikkene tidligere brukt på fargerike fugler, presenterer vi måter å manipulere fargene små leddyr, bruker like symbolske men lite studert arter: den fargerike hopping edderkopper.
Dyr har ofte forseggjort farge mønstre som de viser under seksuelle møter, agonistic møter, eller for å avskrekke predasjon. Disse personlighetstrekk kanskje befordre beskjed å beholdere som det Oskar ‘ individ kvalitet som make1, kampen evne som konkurransedeltager2, eller palatability som prey artikkel3. For å forstå de adaptive formålene med fargerike trekk, har forskerne utformet eksperimenter som involverer manipulering av farger på ulike måter. Noen forskere har brukt fargede lokkefugl stimuli som modeller4,5,6,7,8, bilder9eller videoer10,11, 12 som presenteres for mottakere i atferds eksperimenter. Andre, spesielt når du bruker virvelløse dyr, har manipulert belysningen miljøet for å påvirke utseendet på fargene på levende individer13,14,15,16, 17. alle disse manipulasjoner, mens geniale, har ulempen med å fjerne potensielt viktige naturlige atferd og/eller påvirker mye mer enn trekk av interesse. I store virveldyr, slik som fugler, forskere svært ofte manipulere farge direkte på levende dyr (omtalt i Hill og McGraw, 200618). Individuelle fjær eller nebb har blitt direkte farget med markører2,19,20,21,22,23,24, fargestoffer som inneholder hydrogenperoksid ofte brukt i håret lighteners25,26,27, eller ulike malinger inkludert neglelakk28. I virvelløse dyr, slike studier som manipulerer farge mønstre direkte på levende dyr er forholdsvis sjeldne, men har fortsatt gitt enorm innsikt i funksjonen og utviklingen av farge29,30,31 ,32,33,34,35,36,37,38, 39. Selv arthropod studier synes å være partisk mot større dyr som lettere kan håndteres og males, slik at farge mønstre i svært små arter relativt lite studert.
Her beskriver vi en delikat farge manipulasjon teknikk som ble utviklet for svært små dyr arter. Nærmere bestemt innebærer denne metoden manipulere ansikts farging av mannlig hopping edderkopper under et mikroskop for å undersøke viktigheten av slike fargerike trekk i sammenheng med kompis valg og seksuelle kannibalisme. I dette tilfellet brukte vi Habronattus pyrrithrix (samlet fra Phoenix, AZ, USA) som modell arter (figur 1). Vi har publisert resultatene av eksperimentell arbeid ved hjelp av noen av disse teknikkene andre steder38,39, men her beskriver vi metodene i mer detalj enn det som er gjort tidligere, på en måte som bør gjøre dem tilgjengelig for andre forsøke å gjenskape dem eller tilpasse dem til bruk på andre svært små dyr. Slike protokoller bør åpne opp eksperimentelle muligheter på dyr som kan være så fargerik som den mest symbolske fugler, men som vanligvis lite studert.
Her viser vi at fargene i bittesmå kroppsdeler av leddyr kan effektivt manipuleres ved hjelp av fargestoffer som makeup og emalje maling.
Det for det første betenkelig steg å oppnå slik delikat manipulasjon er å bli kjøpedyktig nakkens liten dyrene det vanligvis kan ikke være behersket inne ettall ‘ hånd. Her, for å kunne male sensitive områder som hopping edderkopp ansikt, anesthetized vi individer med CO2 og montert dem på hodet av en PIN. Dette gjør at arbeidet nær edderkoppen øyne med mindre stress enn edderkoppen ville trolig oppleve hvis det var våken (med lys fra mikroskopet skinner inn i ansiktene deres under maleriet prosessen).
Metoden krever også får god kvalitet mikro børster, og mest kritisk, passende coloring stoffer. Det vanskeligste trinnet i å påføre maling uten søl, men med god dekning er å få riktig konsistens. Derfor må fargestoffene være lett fortynnet med en tynnere, og lett tørket ut for tykkelse. Ulike typer maling kan brukes; her, resultatene er presentert med vannløselige (ikke-vanntett) eyeliners og emalje maling. Ikke-vanntett eyeliners har fordelen av å være lett flytende når den blandes med vann. Men dette handler av med fortynning av pigmentering (som kanskje ikke eller kan være ønskelig (se for eksempel Figur 3)). Emalje maling har en konsistens som lett kan styres ved å legge emalje tynnere, samtidig som det gir full dekning. Men denne karakteristiske handler av med mulighet for å opprettholde hår eller skalere strukturen i kroppen del malt. I tillegg er emalje maling langvarig. Ulempen med dette er at emalje maling og tynnere avgir sterke lukter under påføring og før tørking. En ekstra vanskelighetsgrad om farging stoffer kan være å finne den rette skyggen, med rett Spectral egenskaper. Det er for eksempel vanskelig å få rød eyeliner til å bruke parallelt med svart eyeliner, som eyeliners er ofte mer rosa enn rødt. Det er også vanskelig å få sminke pulver (eller pigmenter) som ikke inneholder noen glitter (som noen ganger kan være bare synlig under mikroskopet). Mange makeup produkter reflekterer også UV-lys som, mens usynlig for forskere, kan være iøynefallende for dyrene studert.
Manipulering av farging av leddyr ved direkte bruk fargestoffer på deres kroppsdeler kommer med fordeler og ulemper sammenlignet med andre metoder. Dens viktigste begrensningen er at man ikke kan absolutt avvise muligheten for noen subtile toksisitet effekter. Imidlertid kan man sikre ikke å innføre skjevheter mot en behandling gruppe ved å bruke maling til alle behandlings kategorier, og/eller man kan teste om malingen forstyrrer atferd av interesse. Med metodene som presenteres her, samlet vi nok bevis til å antyde at malingen programmet førte til ubetydelig til ingen negativ effekt (tabell 1 og tabell 2). Den største fordelen med denne metoden er at små flekker av farge kan være målrettet, deres farge “fjernet” (se figur 2), laget duller (Figur 3) eller lysere (Figur 4), isolert fra resten av kroppen farging og individets Miljø. Dette kontraster med den vanligste alternative metoden som består av å manipulere lysforholdene, og dermed endre det visuelle utseendet til hele den enkelte og dens omgivelser. Faktisk, selv når det ikke spesifikt manipulere lysforhold, kan man med hell manipulere farge og se begrenset eller ingen effekter av denne manipulasjon Hvis belysningen miljøet ikke er hensiktsmessig39. Derfor er det viktig å måle og vurdere lys miljøet der noen eksperimenter vil bli gjennomført (dvs. måle Irradians) og sørg for å matche det til naturlige lysforhold (for eksempel ved hjelp av full spektrum lyspærer som etterligner naturlig lys i fangenskap). Overall, ved hjelp av mikro børster og et mikroskop, tillater denne protokollen for mer presis manipulering av ørsmå farge flekker enn de fleste andre direkte coloring metoder som har blitt brukt tidligere på virvelløse dyr. De fleste tidligere studier har brukt dyr med farge flekker som er relativt store i forhold til ansiktene til hopping edderkopper (f. eks manipulasjon av Butterfly Wing Colors29,34,35, likene av voksen hemipterans (‘ true bugs ‘)30,36 og gresshopper31, eller bena av relativt store ulv edderkopper32,33,37). Metodene som presenteres her åpner opp muligheter til å studere det fantastiske mangfoldet av farge flekker på dyr som er lite studert på grunn av sin lille størrelse.
Lignende teknikker kan brukes på andre leddyr som kan være immobilisert eller anesthetized og for områder der malingen ikke ville påvirke mobiliteten eller helsen til den enkelte (dvs. ekskludere områder som ledd, strukturer som hår eller arolia som er nødvendig for passende bevegelse, munndeler eller andre orifices som puste konstruksjoner). Disse teknikkene kan også utvides til å omfatte en større palett av fargestoffer, maling og makeups som er allment tilgjengelig.
Til slutt kan disse delikate teknikkene brukes ikke bare til å manipulere farge på små organismer, men også å manipulere mønstre (for eksempel striper) i relativt større organismer. Dette bør være fordelaktig for en rekke forskere som kan tilpasse våre metoder til egne studier av seksuelle valg, kommunikasjon, aposematic byttedyr signaler, og andre sammenhenger der dyrene bruker farge.
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av finansiering fra National Science Foundation (IOS-1557867 til LAT), Florida Museum of Natural History, og entomologi og Nematology Department ved University of Florida. Publisering gebyr av denne artikkelen ble finansiert delvis av University of Florida Open Access Publishing Fund.
CO2 tank | AirGas (Radnor, PA) | #CD 50 | to anesthesize spiders |
Enamel paint thinner | Testors (Vernon Hills, IL) | 75611792569 | to thin enamel paint |
Flat enamel paint | Testors (Vernon Hills, IL) | red: 075611115009, black: 075611114903, white: 075611116808 | can be thinned with enamel paint thinner |
Light microscope | Zeiss (Jena, Germany) | stemi 508 | to paint small areas with precision |
Light microscope camera | Zeiss (Jena, Germany) | Axiocam 105 color | to take picture before and after manipulation for documentation |
Light microscope camera software | Zeiss (Jena, Germany) | Zen 2 blue edition | to process pictures taken before and after manipulation |
Liquid liner eyeliner, shade “Perversion” | Urban Decay (Costa Mesa, CA) | (discontinued) | non-waterproof eyeliner which can be thinned with water; eyeliner 2 |
MegaLiner liquid eyeliner, black | WetnWild (Los Angeles, CA) | SKU# 871A | non-waterproof eyeliner which can be thinned with water; eyeliner 1 |
Micro brushes | MicroMark (Berkeley Heights, NJ) | #84648 | to allow precise painting of small areas |
Non-hardening modelling clay | Van Aken International Claytoon (North Charleston, SC) | 18165 | to stick small nail or insect pin in and flexily adjust their angles |
Small nail or insect mounting pins | BioQuip (Rancho Dominguez, CA) | #1208B7 | to glue spiders on as well as moving away spider’s appendages in front of the area to paint |
Small plastic containers such as the lids of snap-cap insect collection vials | BioQuip (Rancho Dominguez, CA) | #8912 | to mix paint and thinner to the right consistency |
Small syringe | Fisher Scientific | 1482910F | to transfer small amount of enamel thinner |
Spectralon white standard | Labsphere Inc. (North Sutton, NH) | WS-1-SL | to measure spectral properties of colors |
UV-VIS spectrophotometer | Ocean Optics (Dunedin, FL) | USB 2000 (spectrophotometer) with PX-2 (light source) | to measure spectral properties of colors |
Water soluble school glue | Elmer's (High Point, NC) | #E304 | to mount the spiders onto a nail/pin |
Wood toothpicks | Up&Up, Target Corporation (Minneapolis, MN) | #253-05-0125 | to transfer drops of enamel paint |