Sonder les limites de la reconnaissance d’oeuf à l’aide d’expériences de rejet oeufs le long de Gradients phénotypiques

Summary

Ce protocole fournit des lignes directrices pour l’exécution des oeufs des expériences de rejet : techniques décrivant pour la peinture expérimentale d’oeufs modèles à émuler les couleurs des œufs d’oiseaux naturels, mener sur le terrain et en analysant les données recueillies. Ce protocole fournit une méthode uniforme pour mener des expériences de rejet oeuf comparables.

Abstract

Parasites de couvée pondent leurs œufs dans les nids des autres femelles, laissant les parents de l’hôte pour éclore et élèvent leurs petits. Étudier comment couvain parasites manipulent des hôtes en élever leurs jeunes et comment détecter les hôtes parasitisme fournissent des renseignements importants dans le domaine de la biologie coévolutive. Parasites de couvée, comme les coucous et les vachers, obtenir un avantage évolutionnaire, parce qu’ils n’ont pas à payer les coûts de l’élevage de leurs propres petits. Toutefois, ces coûts sélectionner pour les défenses de l’hôte contre tous les stades de développement des parasites, y compris les œufs, les jeunes et les adultes. Des expériences de rejet oeuf sont la méthode la plus couramment utilisée pour étudier les défenses de l’hôte. Au cours de ces expériences, un chercheur met un œuf expérimental dans un nid de l’hôte et surveille la façon dont réagissent les hôtes. Couleur est souvent manipulé, et l’espoir est que le risque de discrimination de le œuf et le degré de dissimilarité entre l’hôte et le œuf expérimental sont liées positivement. Ce document sert de guide pour mener des expériences de rejet oeuf de décrire les méthodes pour créer des couleurs oeuf cohérente pour analyser les résultats de ces expériences. Une attention particulière est accordée à une nouvelle méthode impliquant des oeufs colorés de façon unique le long de gradients de couleur qui a le potentiel pour explorer les préjugés de couleur en reconnaissance de l’hôte. Sans normalisation, il n’est pas possible de comparer les résultats entre les études de façon significative ; un protocole standard dans ce domaine permettra de résultats de plus en plus précises et comparables pour d’autres expériences.

Introduction

Parasites de couvée pondent leurs œufs dans les nids d’autres espèces qui peut ensuite élever leurs petits et payer les coûts associés aux soins parentaux^1,2,3. Cet acte de tromperie pour déjouer l’hôte par le parasite et le détective pour détecter le parasite de la part de l’hôte fournit des fortes pressions sélectives sur les deux acteurs. Dans certains cas de parasitisme de couvée aviaire, reconnaissance de l’hôte de œufs de parasites disparates sélectionne des parasites qui imitent les œufs de l’hôte, qui produit une course aux armements évolutionnaire entre l’hôte et le parasite⁴. Étudier le parasitisme est important parce que c’est un système modèle pour étudier la dynamique coévolutive et prise de décision dans le sauvage⁵. Des expériences de rejet oeuf sont l’une des méthodes plus courantes utilisées pour étudier le parasitisme de couvée aviaire sur le terrain et un outil important qui permet d’étudier les interactions interspécifiques⁶écologistes.

Au cours des expériences de rejet oeuf, chercheurs généralement présenter naturelles ou modèle oeufs et évaluer la réponse de l’hôte de ces oeufs expérimentales sur une période normalisée. De telles expériences peuvent impliquer échangeant des oeufs véritables (qui varient en apparence) entre nids⁷, ou teinture ou peinture de la surface des oeufs véritables (éventuellement ajouter de la structure) et leur retour à leur origine des nids⁸ou génération modèle d’oeufs qui ont manipulé des traits comme couleur⁹, spotting¹⁰, taille¹¹ou¹²de la forme. La réponse de l’hôte aux œufs d’aspect variable peut fournir de précieuses informations sur le contenu de l’information qu’ils utilisent pour arriver à une décision de rejet d’oeuf¹³ et à quel point différentes qu’oeuf doit être de susciter une réponse¹⁴. Une acceptation optimale seuil théorie¹⁵ prévoit que les hôtes doivent équilibrer les risques d’accepter à tort un oeuf parasite (erreur d’acceptation) ou de la suppression par erreur leurs propres oeufs (erreur de rejet) en étudiant la différence entre leurs propres oeufs (ou un modèle interne de ces œufs) et les œufs de parasites. Par conséquent, un seuil d’acceptation existe au-delà duquel les hôtes décident qu’un stimulus est trop différent de tolérer. Lorsque le risque de parasitisme est faible, le risque d’erreurs d’acceptation est inférieur à quand le risque de parasitisme est élevé ; ainsi, les décisions sont contexte spécifique et entraîne une répartition appropriée comme risques perçus changement^14,16,17.

Théorie de seuil d’acceptation optimal suppose que hôtes fondent des décisions à variation continue de phénotypes d’hôte et le parasite. Mesurer les réactions de l’hôte aux différents phénotypes de parasite est donc nécessaire d’établir comment une population hôte (avec sa propre variation phénotypique) est tolérante à une gamme des phénotypes parasitaires. Toutefois, pratiquement toutes les études préalables ont compté sur traitements couleur et maculation oeuf catégorique (p. ex., mimétique/non-mimétique). Seulement si des phénotypes hôte coquille d’oeuf ne varient pas, qui n’est pas une attente biologiquement pratique, toutes les réponses seraient directement comparables (quel que soit le degré de mimétisme). Dans le cas contraire, un modèle « mimétique » oeuf variera dans Comment similaires, c’est aux oeufs de l’hôte au sein et entre les populations, ce qui pourraient conduire à la confusion lorsque l’on compare les résultats de¹⁸. La théorie suggère cet hôte décisions reposent sur la différence entre le œuf parasite et leurs propres¹⁴, pas nécessairement une couleur particulière oeuf parasite. En utilisant un seul oeuf modèle type n’est donc pas une approche idéale pour tester les hypothèses sur les seuils de décision hôte ou des capacités de discrimination, à moins que le seuil de différence perceptible (ci-après JND) entre le type de modèle de ponte et les hôtes individuels oeuf couleur est la variable d’intérêt. Cela vaut également pour les études expérimentales qui échanger ou ajouter des oeufs naturels pour tester les réactions de l’hôte d’une aire de répartition naturelle de couleurs¹⁹. Cependant, alors que ces études permettent des variations dans les phénotypes hôte et le parasite, ils sont limités par des variations naturelles, trouvée en caractères⁶, particulièrement si vous utilisez des oeufs conspécifiques⁷.

En revanche, les chercheurs qui font des oeufs artificiels de couleurs variées sont libres des contraintes de la variation naturelle (par exemple, ils peuvent étudier les réponses à superstimuli²⁰), ce qui leur permet de sonder les limites de l’hôte perception⁶. Des recherches récentes a utilisé des nouvelles techniques pour mesurer h6te dans une gamme phénotypique, par oeufs expérimentale de peinture conçus pour correspondre et dépasser la variation naturelle de la variation dans la coquille d’oeuf⁹ et tons²¹. Étudier les réactions de l’hôte aux oeufs avec des couleurs le long de gradients peut découvrir des processus cognitifs sous-jacents parce que les prédictions théoriques, telles que l’acceptation seuils¹⁵ ou mimétisme co-évolués⁴, sont fondées sur des différences continues entre traits. Par exemple, en utilisant cette approche, Dainson et al. ²¹ a établi que lorsque le contraste chromatique entre la coloration de la coquille de l’oeuf au sol et coloration de la tache est plus élevé, le Merle d’Amérique Turdus migratorius tend à rejeter les oeufs plus fortement. Cette constatation donne des indications précieuses sur comment cet hôte traite l’information, en l’occurrence par le biais de spotting, pour décider s’il faut supprimer un oeuf parasite. En personnalisant les mélanges de peinture, chercheurs manipulables précisément la similitude entre couleur d’un oeuf expérimentale et de la couleur d’oeuf de l’hôte, tout en standardisant les autres facteurs de confusion tels que taches modèles¹⁰, oeuf taille²² et oeuf forme²³.

Afin d’encourager la réplication et metareplication²⁴ autres devis rejet oeufs classiques et récents, il est important que les scientifiques utilisent des méthodologies qui sont normalisés dans la phylogénie (différentes espèces hôtes)^7,22, (les populations hôtes différents)^7,22,25,26 l’espace et le temps (saisons de reproduction différentes)^{7,22,25,26 ,27}, qui a été fait que rarement. Méthodes qui n’étaient pas standardisés²⁸ se sont révélés plus tard conduire à des résultats artéfactuelles^29,30. Cet article sert comme un ensemble de lignes directrices pour les chercheurs qui cherchent à reproduire ce type d’expérience de rejet des oeufs qui examine les réponses à variation continue et met en évidence un certain nombre de concepts méthodologiques importants : l’importance des nids de contrôle, priori hypothèses, metareplication, pseudoreplication et la couleur et l’analyse spectrale. Malgré des expériences de rejet oeuf qui domine le champ de co-évolution hôte-parasite aviaire, aucun protocole complète n’existe encore. Par conséquent, ces lignes directrices sera une ressource précieuse pour augmenter inter – et intra-laboratoire répétabilité comme le vrai test de toute hypothèse réside dans metareplication, c’est-à-direrépéter toute études sur la phylogénie, espace et temps²⁴, qui ne peut être valablement fait lors de l’utilisation des méthodes cohérentes^29,30,31.

Protocol

Toutes les méthodes décrites ici ont été approuvés par l’animalier institutionnel et utilisation Comité (IACUC) de l’Université de Long Island-Post. 1. mélange acrylique peint Mélanger la coloration de la coquille de l’oeuf au sol, qui est la couleur qui couvre uniformément toute la surface de coquille d’oeuf. La recette suivante va faire 50 g de peinture, qui remplira un peu plus de deux tubes de peinture en aluminium de 22 mL. Générer…

Representative Results

Générer des modèles de œufs colorés Les spectres de réflectance des mélanges de peinture personnalisée et oeufs naturels sont indiquées dans la Figure 1 a-D. Mélanges de peinture utilisées dans les études de parasitisme de couvée doivent correspondre étroitement avec mesures de réflectance naturel en ce qui concerne la forme spectrale (couleur) et de …

Discussion

Bien que les expériences de rejet des oeufs sont la méthode la plus courante pour l’étude de co-évolution hôte-parasite couvain⁶⁶, des efforts concertés pour standardiser les protocoles, techniques et matériaux sont absents. C’est particulièrement problématique pour les méta-analyses. Aucune méta-analyse, à notre connaissance, de rejet d’oeuf hôte jusque n’a contrôlé des différences méthodologiques entre les études^67,68…

Materials

Replicator Mini +	Makerbot
Professional Acrylic Paint Cobalt Turquoise Light	Winsor & Newton	28382
Professional Acrylic Paint Titanium White	Winsor & Newton	28489
Professional Acrylic Paint Cobalt Green	Winsor & Newton	28381
Professional Acrylic Paint Cobalt Turquoise	Winsor & Newton	28449
Professional Acrylic Paint Burnt Umber	Winsor & Newton	28433
Professional Acrylic Paint Red Iron Oxide	Winsor & Newton	28486
Professional Acrylic Paint Cadmium Orange	Winsor & Newton	28437
Professional Acrylic Paint Raw Umber Light	Winsor & Newton	28391
Professional Acrylic Paint Yellow Ochre	Winsor & Newton	28491
Professional Acrylic Paint Mars Black	Winsor & Newton	28460
Paint Brush	Utrecht	206-FB	Filbert brush
Paint Brush	Utrecht	206-F	Flat brush
Hair Dryer	Oster	202
Fiber optic cables	Ocean Optics Inc.	OCF-103813	1 m custom bifurcating fiber optic assembly with blue zip tube (PVDF), 3.8mm nominal OD jeacketing and 2 legs
Spectrometer	Ocean Optics Inc.	Jaz	Spectrometer unit with a 50 um slit width, installed with a 200-850 nm detector (DET2B-200-850), and grating option # 2.
Battery and SD card module for spectrometer	Ocean Optics Inc.	Jaz-B
Light source	Ocean Optics Inc.	Jaz-PX	A pulsed xenon light source
White standard	Ocean Optics Inc.	WS-1-SL	made from Spectralon
OHAUS Adventurer Pro Scale	OHAUS	AV114C	A precision microbalance
Gemini-20 portable scale	AWS	Gemini-20	A standard scale
Empty Aluminum Paint Tubes (22 ml)	Creative Mark	NA
Telescopic mirror	SE	8014TM
GPS	Garmin	Oregon 600
220-grit sandpaper	3M	21220-SBP-15	very fine sandpaper
400-grit sandpaper	3M	20400-SBP-5	very fine sandpaper
color analysis software: ‘pavo’, an R package	for use in, R: A language and environment for statistical computing	v 1.3.1	https://cran.r-project.org/web/packages/pavo/index.html
UV clear transparent	Flock off!	UV-001	A transparent ultraviolet paint
Plastic sandwich bags	Ziploc		Regular plastic sandwich bags from Ziploc that can be purchased at the supermarket.
Kimwipes	Kimberly-Clark Professional	34120	11 x 21 cm kimwipes
Toothbrush	Colgate		Toothbrush