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Explorando las opciones de la historia de vida: Uso de la temperatura y el tipo de sustrato como factores que interactúan para las preferencias de las larvas y las hembras de moscardón

Published: November 17, 2023 doi: 10.3791/65835
* These authors contributed equally

Summary

En este trabajo se detallan dos protocolos para evaluar la fuente de alimento y las preferencias de oviposición en larvas y hembras de moscardones. Estos comprenden cuatro opciones con dos factores que interactúan: el tipo de sustrato y la temperatura. Los ensayos permiten determinar la preferencia por la fuente de alimento de las larvas y la preferencia por el sitio de oviposición de las hembras.

Abstract

Los moscardones (Diptera: Calliphoridae) presentan una amplia gama de estilos de vida larvarios, típicamente clasificados como parasitismo obligado, parasitismo facultativo y sapro-necropagia completa. Varias especies parásitas, tanto obligadas como facultativas, se consideran de importancia sanitaria y económica, ya que sus larvas pueden causar miasis (infestación de gusanos en tejidos vivos). Sin embargo, cabe destacar que la hembra adulta juega un papel decisivo en la elección del sitio de oviposición y, por lo tanto, determina en gran medida el hábito alimentario y las condiciones de desarrollo de las larvas. En este estudio, se proponen dos protocolos para evaluar la preferencia de alimentación de las larvas y la preferencia de sitio de oviposición de las hembras considerando dos factores que interactúan: el tipo de sustrato de la carne y la temperatura. Las configuraciones presentadas aquí permitieron probar larvas de Lucilia cuprina y hembras grávidas en un ensayo de cuatro opciones con dos temperaturas (33 ± 2 °C y 25 ± 2 °C) y dos tipos de sustratos cárnicos (carne fresca suplementada con sangre y carne podrida de 5 días de edad). Las larvas o las hembras grávidas pueden optar por enterrar o poner sus huevos, respectivamente, en cualquiera de los siguientes lugares: carne podrida a 25 °C (simulando una condición de especie necrófaga), carne fresca suplementada con sangre a 33 °C (simulando una condición de especie parásita) y dos controles, carne podrida a 33 °C, o carne fresca suplementada con sangre a 25 °C. La preferencia se evalúa contando el número de larvas o huevos puestos en cada opción para cada réplica. La comparación de los resultados observados con una distribución aleatoria permitió estimar la significación estadística de la preferencia. Los resultados indicaron que las larvas de L. cuprina tienen una fuerte preferencia por el sustrato podrido a 25 °C. Por el contrario, la preferencia por el sitio de oviposición por parte de las hembras fue más variada para el tipo de carne. Esta metodología se puede adaptar para probar la preferencia de otras especies de insectos de tamaño similar. También se pueden explorar otras cuestiones mediante el uso de condiciones alternativas.

Introduction

Las moscas, en particular las moscas caliptras muscoides (incluyendo moscardones, moscas domésticas, moscas bot y moscas de la carne, entre otras), exhiben una amplia gama de estilos de vida, que abarcan comportamientos parásitos y necro-saprófagos1. Las especies parásitas suelen causar miasis, una infestación de tejidos vivos por gusanos (larvas)2. En la familia Calliphoridae, tanto las especies parásitas obligadas como las facultativas son las principales plagas del ganado responsables de las pérdidas económicas y el escaso bienestar animal debido a las infestaciones de gusanos 2,3,4,5,6,7. Los parásitos obligados, como los gusanos barrenadores del Nuevo y Viejo Mundo (Cochliomyia hominivorax y Chrysomyia bezziana, respectivamente), son especialmente problemáticos 4,7,8,9,10 junto con los parásitos facultativos, como los moscardones de las ovejas (Lucilia cuprina y Lucilia sericata)2,5,6, 7. Las especies no parásitas, incluidas las saprontocrófagas, se desarrollan en materia orgánica en descomposición y necrótica y se encuentran comúnmente en ambientes insalubres. Su estilo de vida estrictamente no parasitario puede ser utilizado con éxito para la terapia de gusanos, que utiliza larvas de mosca para limpiar heridas de tejidos necróticos11,12,13. Los moscardones también se utilizan en la ciencia forense, ya que se encuentran entre los primeros organismos en localizar y colonizar cuerpos recientemente fallecidos, y las larvas en desarrollo sirven como medio para estimar el momento de la muerte14.

Los estilos de vida de los moscardones han sido objeto de diversos estudios de investigación (por ejemplo,15,16,17,18,19,20,21) debido a su importancia en relación con los intereses humanos. Comprender los mecanismos biológicos que gobiernan el estilo de vida de una especie puede proporcionar información valiosa para mejorar los métodos destinados a controlar las especies plaga. Además, la diversidad y la evolución de los estilos de vida de los moscardones ofrecen un contexto ideal para estudiar los orígenes y mecanismos de rasgos complejos (por ejemplo, el parasitismo). El parasitismo debido a gusanos que se alimentan de tejido vivo ha evolucionado de forma independiente varias veces dentro de la familia Calliphoridae22,23. Sin embargo, la historia evolutiva de los hábitos alimenticios de los moscardones aún se desconoce en gran medida, con estudios restringidos a mapear los hábitos a lo largo de las filogenias (por ejemplo, 16,19,22) sin la ayuda de ensayos funcionales. Por ejemplo, no se sabe con certeza si los parásitos obligados evolucionaron a partir de generalistas (es decir, parásitos facultativos) o directamente de especies necrófagas. Los procesos moleculares, fisiológicos y conductuales que acompañan a los cambios evolutivos en el estilo de vida también son en gran medida desconocidos.

En este contexto, los parásitos facultativos, como la moscardón de oveja Lucilia cuprina, que pueden desarrollarse como parásitos en un huésped o como necrófagos en cadáveres, ofrecen la posibilidad de explorar los factores y mecanismos que controlan las elecciones de estilo de vida. Lucilia cuprina es una especie cosmopolita conocida por causar el ataque de la mosca de las ovejas, especialmente en Australia, donde se considera una plaga 3,16. La miasis por L. cuprina también puede ocurrir en otros animales de ganado, mascotas y humanos 3,24,25,26,27,28,29,30. Sin embargo, sus larvas también pueden desarrollarse en tejidos necróticos y materia en descomposición y esta especie ha sido utilizada con éxito en entomología forense ya que es muy rápida para localizar y colonizar cadáveres31,32,33,34. Aunque el estilo de vida parasitario versus no parasitario de los moscardones está definido por la etapa larvaria, es la hembra adulta la que selecciona el sitio de oviposición. En consecuencia, la hembra adulta influye en gran medida en el estilo de vida de las larvas, ya que estas últimas tienen una movilidad limitada. Sin embargo, la elección de la hembra no implica necesariamente que las larvas prefieran el mismo sustrato cuando se les presenta una opción35. Una hipótesis es que los cambios de comportamiento que llevan a las hembras a poner sus huevos en tejido vivo podrían haber sido parte de un cambio temprano hacia un estilo de vida parasitario. Las preadaptaciones o capacidades fisiológicas de las larvas resultantes habrían sido esenciales para su desarrollo exitoso en el tejido vivo, lo que llevó a la aparición del estilo de vida parasitario. Como tal, los procesos afectados y seleccionados pueden no necesariamente alinearse entre ambas etapas de la vida.

En este contexto, se desarrollaron dos métodos para probar la preferencia de comportamiento en moscardones, en particular, para L. cuprina, con respecto al sustrato de alimentación de las larvas (ensayo de preferencia larvaria) y el sitio de oviposición (ensayo de preferencia femenina). Estos métodos tienen en cuenta dos factores que interactúan: la temperatura y la frescura de la carne. La temperatura fue elegida como un factor crucial, ya que la mayoría de los casos de miasis ocurren en animales homeotérmicos2. Por lo tanto, se seleccionó una temperatura de 33 °C como indicador del "factor de estilo de vida parasitario", mientras que una temperatura de 25 °C (temperatura ambiente) representa el "factor no parasitario". Se eligió una temperatura de 25 °C por ser representativa de la temperatura media anual registrada en Brasil (Instituto Nacional de Meteorología, INMET). Adicionalmente, se consideraron dos tipos de sustratos cárnicos, ambos de origen bovino: (i) carne fresca suplementada con sangre, imitando el sustrato para el estilo de vida parasitario, que se utiliza para criar al moscardón parásito Co. hominivorax en condiciones de laboratorio36, y (ii) carne podrida de 5 días de edad, emulando el sustrato para el estilo de vida necrófago. El sustrato bovino se utiliza comúnmente para la cría de L. cuprina en condiciones de laboratorio 27,37,38,39, ya que ofrece varias ventajas en términos de disponibilidad, rentabilidad y practicidad, a la vez que es un sustrato ecológicamente justificable. Otros estudios40,41 que comparan el efecto de sustratos podridos versus sustratos frescos en moscardones han utilizado sustrato podrido de 7 días de edad (en condiciones anaeróbicas) y mostraron un efecto adverso del sustrato podrido sobre las tasas de desarrollo, supervivencia y crecimiento. Como se sabe que L. cuprina coloniza cadáveres frescos que generalmente están expuestos al aire, decidimos usar carne podrida de 5 días (carne molida) en macetas no herméticas (descomposición aeróbica y anaeróbica) para imitar un sustrato necrófago.

Los diseños experimentales presentados aquí ofrecen la ventaja de discernir las preferencias por los factores individuales, así como sus efectos combinados. Además, los fenotipos puntuados, es decir, la elección del sustrato de alimentación de las larvas y el número de huevos puestos, son directamente relevantes para los aspectos biológicos y ecológicos de las especies de moscardones. La idoneidad de estos protocolos se pone de manifiesto al demostrar su eficacia en L. cuprina. Además, se proporciona un script para el análisis estadístico, que se puede utilizar para comparar los resultados observados obtenidos en L. cuprina con datos aleatorios simulados, lo que garantiza un análisis e interpretaciones estadísticas sólidas.

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Protocol

Las muestras de moscas se obtuvieron utilizando trampas y no en animales infestados. Se emitió una licencia SISBIO (67867-1) para recolectar y mantener moscas de la familia Calliphoridae en cautiverio en condiciones de laboratorio. Las muestras de insectos están exentas de evaluación ética en la investigación en Brasil. La carne y la sangre de bovino se obtenían comercialmente y no se requería autorización ética.

1. Preferencia de alimentación de las larvas

  1. Preparación de las placas de Petri que contienen agar al 2%
    1. Prepara cuatro placas de Petri con agar al 2%. Para ello, añade 6 g de agar bacteriológico a 300 mL de agua y derrite esta mezcla en el microondas. A continuación, divida el volumen uniformemente en cuatro placas de Petri de vidrio (150 x 20 mm), utilizando unos 70 ml en cada placa.
      NOTA: Prepare placas de Petri iguales al número de réplicas experimentales deseadas. En este estudio se utilizaron 36 repeticiones.
    2. Una vez que el agar se haya solidificado, utilice un tubo cónico de 50 mL (3 cm de diámetro) para perforar cuatro agujeros en el agar, dos a cada lado de la placa de Petri, siguiendo el patrón de corte proporcionado (Figura 1).
      NOTA: Esta configuración es similar a los protocolos descritos anteriormente por Fouche et al. (2021)40 y Boulay et al. (2016)42.
  2. Preparación de sustratos
    1. Para preparar la carne fresca con sangre, añadir 12 ml de sangre bovina diluida a 200 g de carne picada fresca bovina. Homogeneizar. Asegúrese de utilizar diferentes cilindros y cucharas graduados para cada tipo de carne para evitar la contaminación cruzada entre sustratos.
      NOTA: La sangre diluida se compone de un 50% de sangre pura mezclada con un anticoagulante (citrato de sodio al 3,8%) y un 50% de agua filtrada.
    2. Para preparar el sustrato podrido, agregue 12 mL de agua filtrada a 200 g de carne molida de bovino podrida de 5 días y mezcle bien.
      NOTA: La carne podrida se obtuvo incubando carne molida fresca durante cinco días a 25 °C en ollas de plástico no herméticas (mezcla de descomposición aeróbica y no aeróbica). Cada olla contenía 200 g de carne molida fresca. Luego se congeló hasta su uso.
    3. Llene dos agujeros en cada placa de Petri con la mezcla de carne fresca y sangre y los dos agujeros restantes con la mezcla de carne podrida y agua.
      NOTA: Para evitar sesgos de posición, varíe la colocación de los diferentes tipos de carne en las placas de Petri. Por ejemplo, algunas placas de Petri deben tener el mismo tipo de carne una frente a la otra, mientras que en otras placas, el tipo de carne debe estar cruzado, como se muestra en la Figura 2.
  3. Configuración experimental
    1. A una temperatura ambiente (RT) de 25 °C, coloque la almohadilla térmica directamente debajo de una fuente de luz para iluminar uniformemente el área experimental y evitar cualquier sesgo de comportamiento a favor o en contra de la luz. Coloque almohadillas de cartón alrededor de la almohadilla térmica para asegurarse de que la configuración experimental permanezca nivelada.
      NOTA: La fuente de luz utilizada fue una luz blanca de baja temperatura que emite, como un tubo de neón. La almohadilla térmica se colocó sobre una mesa justo debajo de las bombillas del techo (Figura 3).
    2. Cubra la almohadilla térmica y las almohadillas de cartón nivelador con cartón negro y encienda la almohadilla térmica.
      NOTA: La cubierta de cartón negro debe usarse para evitar señales visuales que puedan sesgar el ensayo de comportamiento.
    3. Coloque seis placas de Petri con agar y sustrato de carne sobre el cartón negro con dos sustratos, uno de cada tipo, en la almohadilla térmica y los otros dos fuera de la superficie de la almohadilla térmica (Figura 2). Deje que los sustratos se calienten durante aproximadamente 10 minutos.
      NOTA: Es posible que se forme condensación en la tapa de las placas de Petri.
  4. Prueba larvaria
    1. Compruebe la temperatura de los sustratos (lado frío: 25 ± 2 °C; lado caliente: 33 ± 2 °C) con un termómetro infrarrojo.
      NOTA: La almohadilla térmica permanece encendida durante todo el experimento. Las mediciones de temperatura se realizaron al principio y al final del experimento. Aunque la temperatura fluctuó en ± 2 °C, todavía había una diferencia de temperatura de al menos 8 °C entre las condiciones de calor y frío.
    2. Después de alcanzar la temperatura deseada, coloque cinco larvas de tercer estadio en el centro de cada placa de Petri con unas pinzas (Figura 2) y cubra las placas de Petri con las tapas. Deje que el experimento de elección se ejecute durante 10 minutos.
      NOTA: Algunas larvas pueden arrastrarse por los bordes y por la tapa de las placas de Petri. Si alguna larva se escapa, use una pinza para colocarla de nuevo en el centro de la placa de Petri.
    3. Después de 10 minutos, retire todas las placas de Petri de la almohadilla térmica y colóquelas en una superficie diferente para evitar seguir calentando los sustratos. Luego, cuenta el número de larvas en cada sustrato, así como las que no eligieron ningún sustrato.
      NOTA: Las larvas de Lucilia cuprina permanecen en el sustrato elegido, como se observó en este experimento.

2. Preferencia del sitio de oviposición femenina

  1. Configuración experimental
    1. Utilice un estante normal previamente cubierto con cartón negro e iluminado uniformemente con tiras de luz LED blancas.
      NOTA: Las cubiertas de cartón negro deben usarse para evitar señales visuales que puedan sesgar el ensayo de comportamiento. Las tiras de LED blancas se fijan longitudinalmente en el centro del estante, justo encima del experimento. Los estantes utilizados en el montaje se colocaron a 45 cm de distancia.
    2. A RT (25 °C), coloque una almohadilla térmica en el centro del estante. Use almohadillas de cartón alrededor de la almohadilla térmica como soporte para asegurarse de que la configuración experimental esté nivelada.
    3. Cubra la almohadilla térmica y las almohadillas de cartón nivelador con un cartón negro para mantener el mismo patrón visual debajo de todos los sustratos.
    4. Coloque dos recipientes de vidrio en forma de cruz en un estante, cada uno debe tener dos brazos sobre el cartón negro y la almohadilla térmica. Encienda las tiras de luz LED blanca y las almohadillas térmicas antes del inicio del experimento.
    5. Use etanol al 70% para limpiar las cruces (dentro de la cruz y la tapa) para evitar la contaminación por olores.
  2. Preparación de sustratos
    1. Preparar cuatro placas de Petri (60 mm x 15 mm) por cruz con 5 g de carne podrida o fresca de 5 días (dos de cada tipo de sustrato).
      NOTA: Prepare placas de Petri igual al número de réplicas experimentales deseadas multiplicado por cuatro. En este estudio se utilizaron 30 repeticiones, totalizando 120 placas de Petri preparadas.
    2. Añadir 1 mL de sangre bovina diluida (50% de sangre pura con anticoagulante y 50% de agua filtrada) a la carne fresca y 1 mL de agua filtrada a la carne podrida. Mezcle bien la carne (fresca o podrida) con el líquido (sangre o agua) usando una cuchara diferente para cada tipo de carne.
      NOTA: La preparación de la carne para el ensayo de la hembra es muy similar al ensayo de larvas, aunque las cantidades son diferentes porque la prueba de la hembra se ejecutará durante más tiempo que la prueba de las larvas. Recuerde utilizar diferentes puntas de pipeta y cucharas para cada tipo de carne para evitar cualquier contaminación cruzada de olores entre sustratos.
    3. Compruebe si el alcohol se ha evaporado por completo de las cruces. Luego, coloque cuatro placas de Petri (una de cada tipo de carne en la almohadilla térmica y las otras dos fuera de la superficie de la almohadilla térmica) en la extremidad de cada brazo de la cruz (Figura 4). Cierra las cruces con sus tapas y deja que los sustratos se calienten durante aproximadamente 10 min.
      NOTA: Además, para evitar sesgos de posición, varíe la colocación de los diferentes tipos de carne en los cruces. Por ejemplo, algunos cruces deben tener el mismo tipo de carne en los brazos adyacentes, mientras que en otros cruces, el mismo tipo de carne debe estar uno frente al otro, como se muestra en la Figura 4.
  3. Prueba femenina
    1. Recoja las hembras grávidas en la jaula de la mosca y aíslelas en tubos individuales.
      NOTA: Las hembras grávidas se caracterizan por tener un abdomen agrandado y de color amarillo blanquecino en contraste con las hembras no grávidas (Figura 5). Las hembras grávidas se recolectaron entre 10 y 16 días después de la emergencia para los experimentos.
    2. Compruebe la temperatura de los sustratos en las cruces (lado frío: 25 ± 2 °C; lado caliente: 33 ± 2 °C) con un termómetro infrarrojo.
      NOTA: Al igual que en la prueba de larvas, la almohadilla térmica permanece encendida durante todo el experimento. Se realizaron mediciones de temperatura al principio y al final del experimento. Aunque la temperatura fluctuó en ± 2 °C, todavía había una diferencia de temperatura de al menos 8 °C entre las condiciones de calor y frío.
    3. Coloque el tubo boca abajo que contiene una hembra grávida en la abertura en el centro de cada cruz. Después de que la hembra entre en la cruz, retire el tubo y cierre la abertura con su pequeña tapa. Después de cerrar todas las cruces, coloque una cartulina negra en la parte delantera del estante para encerrar la configuración experimental. Deje que el experimento se ejecute durante 4 h.
    4. Después de eso, retire la hembra, atrapándola cuidadosamente con un tubo, y verifique si había huevos en los sustratos.
    5. Identifique la tapa de cada placa de Petri con el tipo de sustrato de cada cruz. Use etanol al 70% para limpiar las cruces (dentro de la cruz y la tapa) de cualquier olor de la prueba.
      NOTA: En caso de que los huevos no se puedan contar inmediatamente después del experimento, las placas de Petri con sustratos se pueden almacenar a -20 °C.
  4. Recuento de huevos
    NOTA: Si los sustratos en las placas de Petri estaban congelados, descongélelos antes de contar.
    1. Utilice un microscopio estereoscópico para contar el número de huevos puestos en cada sustrato. Use un cepillo y agua para ayudar a separar los huevos y contarlos.

3. Análisis de datos y estadísticas

  1. Cálculo de índices de preferencia
    1. Para cada réplica de las pruebas de larvas (n = 36) y hembras (n = 30), calcule el Índice de Preferencia para la carne (designada comocarne PI) determinando la proporción de larvas o huevos presentes en sustratos frescos (frescos calientes y frescos fríos) con respecto al recuento total de larvas o huevos en todos los sustratos (frescos calientes + frescos fríos + podridos calientes + podridos fríos).
      PIcarne = (# larvas o huevos en sustratos frescos) / # Total de larvas o huevos
      NOTA: Los términos "Caliente" y "Frío" son indicativos de condiciones de temperatura de 33 ± 2 °C y 25 ± 2 °C, respectivamente.
    2. Del mismo modo, calcule el Índice de Preferencia para la temperatura (PItemp) para cada réplica de las pruebas de larvas y hembras como el número de larvas o huevos presentes en los sustratos calientes (fresco caliente y podrido caliente) dividido por el número total de larvas o huevos en todos los sustratos (fresco caliente + fresco frío + podrido caliente + podrido frío).
      PItemp = (# larvas o huevos en sustratos calientes) / # Total de larvas o huevos
      NOTA: Los valores cercanos a 1 reflejan una preferencia por los sustratos frescos o calientes y los valores cercanos a cero indican una preferencia por los sustratos podridos o fríos. Los PI se pueden calcular manualmente o utilizando el código proporcionado (Archivos Suplementarios S1 y Archivos Suplementarios S2).
  2. Comparación de la preferencia observada con los datos aleatorios simulados
    1. Ejecute el código proporcionado (Archivo complementario S1 y Archivo complementario S1) para generar los datos simulados y compararlos con los datos observados.
      NOTA: Este código genera 1000 conjuntos de datos aleatorios simulados para larvas y hembras y calcula los índices de preferencia (IP) para cada réplica de la simulación y los datos observados de L. cuprina. Las simulaciones asumen que tanto las larvas como las hembras no muestran preferencia por el sustrato y hacen elecciones aleatorias. Las simulaciones incorporan aspectos clave del comportamiento de los animales, abarcando varios escenarios como: la probabilidad de que las larvas no seleccionen ningún sustrato, y que las hembras adultas concentren su puesta de huevos en un solo sustrato o distribuyan sus huevos de manera uniforme o no entre diferentes sustratos. Se utilizaron modelos lineales generalizados (GLM, familia: quasibinomial; link: logit) para comparar los datos observados de los ensayos de comportamiento con los datos aleatorios simulados. El GLM empleado fue adecuado para este análisis debido a la naturaleza acotada del Índice de Preferencia (IP), que oscila entre 0 y 1. Los GLM son expertos en el manejo de variables de respuesta distribuidas de forma no normal y permiten realizar comparaciones estadísticas sólidas. Esta elección facilitó conocimientos significativos al permitir comparar de manera efectiva los datos observados de los ensayos de comportamiento con patrones complejos generados por datos aleatorios simulados. Es posible que se necesiten ajustes menores en el código para otros conjuntos de datos estructurados.

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Representative Results

Para demostrar la efectividad de los métodos presentados, los experimentos se llevaron a cabo utilizando una población de laboratorio de Lucilia cuprina (familia: Calliphoridae), un moscardón parásito facultativo2. Todo el conjunto de datos brutos obtenido para esta especie se puede encontrar en el Archivo Suplementario S3 con los resultados de las pruebas de preferencia de sustrato de larvas y hembras. Para evaluar si las larvas y las hembras muestran preferencia por cualquier sustrato, los datos observados se compararon con 1000 conjuntos de datos simulados, cada uno de los cuales representa una elección aleatoria (véase el código en el Archivo Suplementario S1). Se utilizó como medida el porcentaje de comparaciones estadísticamente significativas (p < 0,05) para evaluar la preferencia. A partir de este análisis, se evidenció que las larvas mostraron una marcada preferencia por el sustrato podrido a 25 °C (Figura 6A, Tabla 1), ya que las 1000 comparaciones entre los datos observados y cada uno de los conjuntos de datos de elección aleatoria simulados se encontraron significativamente diferentes para las condiciones de carne y temperatura. Del mismo modo, las mujeres también mostraron una notable preferencia por los 25 °C: el 69,7% de las comparaciones entre los datos observados y la elección aleatoria fueron significativamente diferentes (Figura 6B, Tabla 1). Sin embargo, su preferencia por la carne podrida fue más matizada (Figura 6B, Tabla 1), ya que solo el 27,1% de las comparaciones observadas frente a las de elección aleatoria fueron significativas. Otra observación de este estudio fue que las larvas de L. cuprina generalmente hacían una elección rápida y se enterraban en el sustrato de la carne dentro de los primeros 2 minutos del experimento. Rara vez cambiaron a otra condición durante el experimento de 10 minutos.

Figure 1
Figura 1: Patrón de corte de preferencia de alimentación larvaria para placas de Petri con agar. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 2
Figura 2: Diagrama de vista superior del diseño del ensayo de preferencia de alimentación de larvas. Las opciones se colocaron aleatoriamente y las pruebas se realizaron a RT (25 ± 2 °C). El rectángulo negro representa la almohadilla térmica, que mantiene temperaturas de 33 ± 2 °C. Los círculos rojos y azules representan la carne fresca suplementada con sangre diluida (50%) y la carne podrida suplementada con agua, respectivamente. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Diagrama que ilustra cómo colocar la configuración experimental de las larvas debajo de la fuente de luz para evitar sesgos a favor o en contra de la luz. La fuente de luz utilizada fue una luz blanca de baja temperatura (tubo de neón). La almohadilla térmica se colocó sobre una mesa justo debajo de la lámpara de techo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Diagrama de vista superior del diseño del ensayo de preferencia de sitio de oviposición femenina. Las opciones se colocaron aleatoriamente y las pruebas se realizaron a RT (25 ± 2 °C). El rectángulo negro representa la almohadilla térmica que mantiene la temperatura a 33 ± 2 °C. Los círculos rojos representan la carne fresca con sangre diluida (50%) y los círculos azules, la carne podrida con agua. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: Fotografía de una hembra grávida (derecha) frente a una no grávida (izquierda). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 6
Figura 6: Índices de preferencia media (IP) para el tipo de carne y la temperatura para larvas (A) y hembras (B) mostrados en un plano cartesiano. Los círculos negros representan los PIs medios teniendo en cuenta todas las réplicas experimentales (n = 36 para larvas y n = 30 para hembras) obtenidas para L. cuprina. Cada uno de los círculos grises denota los PI medios para la carne y la temperatura de un conjunto de datos simulado con características similares al conjunto de datos observado (por ejemplo, el mismo número de réplicas) pero que representa una elección aleatoria. Los paneles de colores sirven como ayuda visual para representar las áreas de preferencia de PI para cada una de las cuatro opciones, con el azul indicando carne podrida a 25 ± 2 °C, verde como carne podrida a 33 ± 2 °C, amarillo como carne fresca a 25 ± 2 °C y naranja como carne fresca a 33 ± 2 °C. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Etapa Comparación Comparaciones significativas para PImeat Comparaciones significativas para PItemp
Larvas Hipótesis simulada vs. hipótesis nula (p < 0,05) 3.8% 2.1%
Observado vs. simulado (p < 0,05) 100.0% 100.0%
Hembras Hipótesis simulada vs. hipótesis nula (p < 0,05) 3.3% 4.6%
Observado vs. simulado (p < 0,05) 27.1% 69.7%

Tabla 1. Porcentaje decarne PI significativa ytemperatura PI (valores de p < 0,05) de las comparaciones entre (i) los datos aleatorios simulados (sin preferencia) y la hipótesis estadísticamente nula, y (ii) los datos observados y los datos aleatorios simulados. Los resultados se presentan por separado para larvas y hembras.

Archivo complementario S1: Código utilizado para el análisis de datos y estadísticas en R markdown. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Fichero Complementario S2: Informe del análisis estadístico. Haga clic aquí para descargar este archivo.

Archivo Suplementario S3: Recuentos brutos de Lucilia cuprina para la preferencia de larvas y hembras en cada una de las cuatro opciones de sustrato. Haga clic aquí para descargar este archivo.

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Discussion

Comprender la evolución de los hábitos alimenticios, particularmente en el contexto del parasitismo en moscardones, requiere el examen de las preferencias de sustrato a lo largo de las diferentes etapas de la vida para la alimentación o la oviposición. Por lo tanto, en este estudio, se propusieron métodos robustos y sencillos para investigar las preferencias de sustrato en larvas y hembras de moscardones. Estos métodos fueron probados en Lucilia cuprina, un moscardón parásito facultativo2. Curiosamente, los experimentos revelaron una clara inclinación a la carne podrida a 25 °C entre las larvas de L. cuprina, alineándose con las condiciones típicamente utilizadas por las especies necrófagas. Esto difiere de un estudio de Fouche et al40, que mostró una preferencia por el sustrato hepático fresco en Lucilia sericata y Calliphora vicina y mostró que el sustrato podrido impactó negativamente en la supervivencia y el crecimiento. Sin embargo, es difícil comparar los resultados de ambos estudios ya que el grado de descomposición de la carne (siete días frente a cinco en nuestro caso) y el proceso de descomposición (puramente anaeróbico frente a aeróbico y anaeróbico en nuestro caso) fueron diferentes. Las especies utilizadas también fueron diferentes. Además, las observaciones de los experimentos presentados aquí indicaron que las hembras preferían poner sus huevos a 25 °C, mientras que mostraban solo una ligera preferencia por la carne podrida. Estos resultados muestran que las opciones de larvas y hembras no son las mismas y que las hembras muestran una elección más variada para la selección del sitio de oviposición que las larvas para la madriguera y la elección de alimento. Esto sugiere que el hábito parasitario en L. cuprina está liderado por cambios en la elección de la oviposición de la hembra y no por la preferencia de alimentación de las larvas. En particular, estos hallazgos sirven como una demostración de prueba de concepto de la eficacia y utilidad de los métodos para dilucidar el estilo de vida de los moscardones en diferentes etapas de desarrollo.

Se utilizaron distintas condiciones de carne y temperatura para imitar los factores del estilo de vida parasitario y necrófago. Este enfoque facilitó la evaluación de la alimentación de las larvas y las preferencias de sitio de oviposición de las hembras en un ensayo de cuatro opciones, utilizando dos factores que interactúan. Los protocolos adoptados representan un abordaje que se desvía de la técnica tradicional de dos opciones típicamente utilizada en estudios previos 43,44,45,46,47,48,49,50. Para minimizar las variaciones resultantes de factores ambientales que podrían influir en el comportamiento, como señales de luz, visuales u olfativas, se implementaron rigurosas medidas de control. En los ensayos se mantuvo una iluminación uniforme y consistente desde arriba para evitar cualquier sesgo a favor o en contra de la luz, complementada con el uso de un fondo negro para evitar el impacto de las posibles señales visuales en las preferencias de las larvas y las hembras. Además, se evitó el riesgo de contaminación cruzada entre sustratos de carne podrida y fresca mediante el empleo de vidrio o material plástico desechable, guantes y utensilios separados. La aplicación de estas medidas resultó fundamental para establecer un marco experimental controlado y confiable, asegurando así la robustez y confiabilidad de los resultados obtenidos.

El diseño del experimento larvario fue similar a los ensayos de dos opciones previamente descritos40,42, con adaptaciones realizadas para incorporar el factor temperatura. El protocolo larvario descrito aquí demostró ser rápido, robusto y sencillo, dado que las larvas mostraron una fuerte tendencia a permanecer enterradas dentro del sustrato elegido, eliminando así la posibilidad de problemas de puntuación ambiguos derivados del cambio de sustrato al final del experimento. Esta característica particular permite al experimentador realizar seis o más réplicas simultáneamente sin el riesgo de resultados poco claros o inciertos. Aunque la presencia de múltiples larvas dentro de la misma réplica puede influir en las elecciones individuales, el protocolo permite evaluar la preferencia general de sustrato a través de réplicas independientes. En escenarios en los que es necesario evitar o controlar un posible comportamiento agregativo, se pueden implementar pruebas individuales o la incorporación de experimentos de control para tener en cuenta las posibles influencias entre las larvas para contrarrestar cualquier sesgo.

Por otro lado, el protocolo de preferencia de sitio de oviposición femenina ofrece la notable ventaja de evaluar la elección individual de forma independiente, libre de la influencia de las preferencias de otras hembras, evitando así el comportamiento agregativo. De hecho, se sabe que la elección de la oviposición de las hembras califóridas puede estar influenciada por la presencia de moscas conespecíficas46,47. Sin embargo, es importante reconocer la limitación inherente del ensayo experimental. Es posible que los huevos no se pongan dentro de la ventana experimental de 4 horas debido a condiciones inadecuadas o, más probablemente, a la inmadurez de las hembras. Esta incertidumbre da lugar a un subconjunto de las réplicas sin puesta de huevos (78% de los ensayos). Además, el amplio rango en el número de huevos puestos en cada réplica (26 a 208, media ± desviación estándar = 132,4 ± 46,2) introduce una variabilidad considerable, lo que dificulta distinguir entre las variaciones impulsadas por la preferencia de la hembra y las influenciadas por factores como las reservas limitadas de huevos o la puesta tardía de huevos durante el experimento. A pesar de estas limitaciones, los protocolos propuestos son adecuados para evaluar eficazmente la preferencia de sitio de oviposición.

En general, los protocolos desarrollados tienen un potencial significativo para una amplia gama de aplicaciones en el estudio del comportamiento de los moscardones. En primer lugar, estas pruebas pueden emplearse para examinar los efectos de diversos tratamientos, como las diferentes condiciones de cría o desarrollo, sobre las preferencias de las larvas o las hembras dentro de la misma especie. Esto podría revelar los mecanismos subyacentes que impulsan las preferencias de comportamiento y su base genética, particularmente cuando se combina con técnicas de secuenciación. Además, estas pruebas pueden ampliarse para investigar las preferencias de sustrato de diferentes especies de moscardones, proporcionando información valiosa sobre la evolución del parasitismo dentro de este grupo. Al profundizar en las diversas preferencias que exhiben los moscardones, se puede obtener una comprensión más profunda de sus adaptaciones ecológicas, proporcionando conocimientos valiosos para el futuro manejo y control de especies plaga.

Por último, el potencial de los protocolos va más allá del estudio de los moscardones. Con pequeñas modificaciones, estos protocolos se pueden aplicar fácilmente para evaluar las especies de moscas de otras familias, como las moscas domésticas y las moscas de la carne, o incluso insectos de tamaño similar. La adaptabilidad de los protocolos también permite la selección de diferentes sustratos para que coincidan con los objetivos de investigaciones científicas específicas. Por ejemplo, los investigadores pueden modificar el grado de descomposición de la carne o sustituir la carne bovina por fuentes animales alternativas (por ejemplo, pescado, cerdo) o sustratos no animales (por ejemplo, frutas) para abordar diversas cuestiones ecológicas. Estas adaptaciones no solo mejoran la versatilidad de los protocolos, sino que también permiten la exploración de preferencias en una amplia gama de especies de insectos y contextos ecológicos, mejorando así la capacidad de dilucidar aspectos fundamentales del comportamiento de los insectos y la adaptación ecológica.

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Disclosures

Ninguno declaró.

Acknowledgments

Agradecemos a Patrícia J. Thyssen, Gabriela S. Zampim y Lucas de Almeida Carvalho por proporcionar la colonia de L. cuprina y por su ayuda en la puesta en marcha del experimento. También queremos agradecer a Rafael Barros de Oliveira por filmar y editar el video. Esta investigación contó con el apoyo de la Beca de Investigación en Desarrollo de la Sociedad de Comportamiento Animal para V.A.S.C. y con una beca FAPESP Dimensions US-Biota-São Paulo para T.T.T. (20/05636-4). S.T. y D.L.F. contaron con el apoyo de una FAPESP (beca posdoctoral 19/07285-7 y beca doctoral 21/10022-8, respectivamente). V.A.S.C. y A.V.R. contaron con el apoyo de becas de doctorado del CNPq (141391/2019-7, 140056/2019-0, respectivamente). T.T.T. contó con el apoyo del CNPq (310906/2022-9).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Agar Sigma-Aldrich 05038-500G For microbiology
Black cardboards - - 70x50 cm
Bovine blood with anticoagulat  - - 50% pure bovine blood with anticoagulant (3.8% sodium citrate) + 50% of filtered water
Bovine ground Meat - - Around 7-8% of fat
Brush - - Made with plastic
Conical tube Falcon or Generic - 50 mL
Cross-shaped glass containers Handmade NA 48x48 cm, 8 cm of height and 8 cm of width
Erlenmeyer Vidrolabor NA 500 mL
70% Ethanol Synth A1084.01.BL 70% ethyl ethanol absolute + 30% filtered water
Graduated cylinder Nalgon or Generic - 500 mL and 50 mL
Heating pad Thermolux - 30x40 cm dimensions, 40 W, 127 V
Infrared thermometer HeTaiDa HTD8808 Non-contact body thermometer (Sample Rate: 0.5 S,
Accuracy: ±0.2 °C,
Measuring: 5-15 cm)
Petri dish (Glass) Precision NA 150x20 mm dimensions
             (Note: the petri dishes can be plastic if used only once)
Petri dish PS Cralplast 18130 60x15 mm dimensions
Plastic Pasteur pipette - - 3 mL (total volume)
Sodium citrate Synth C11033.01.AG 3.8% Sodium citrate (38 g diluted in 1L of filtered water)
Spoons - - More than one spoon is necessary. Use one for each type of meat substrate. Preferably stainless steel.
Stainless steel spatula Generic - Flat end and spoon end
Stereomicroscope Bioptika - WF10X/22 lenses
Tweezer - - Metal made and fine point
White led light strips NA NA 4.8 W, 2x0.05 mm², 320 lumens, Color temperature:6500 K (white)

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References

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Explorando las opciones de la historia de vida: Uso de la temperatura y el tipo de sustrato como factores que interactúan para las preferencias de las larvas y las hembras de moscardón
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Cunha, V. A. S., Tandonnet, S.,More

Cunha, V. A. S., Tandonnet, S., Ferreira, D. L., Rodrigues, A. V., Torres, T. T. Exploring Life History Choices: Using Temperature and Substrate Type as Interacting Factors for Blowfly Larval and Female Preferences. J. Vis. Exp. (201), e65835, doi:10.3791/65835 (2023).

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