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Verhalten

Sondar os limites do reconhecimento de ovo usando ovo experiências de rejeição ao longo de gradientes fenotípicas

Published: August 22, 2018
doi:
10.3791/57512
, , , , , ,
1Department of Biology,Long Island University-Post, 2Department of Animal Biology, School of Integrative Biology,University of Illinois, 3Departamento de Ecología, Genética y Evolución, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales,Universidad de Buenos Aires, 4Department of Zoology and Laboratory of Ornithology,Palacký University, 5Institute of Vertebrate Biology,Academy of Sciences of the Czech Republic

Summary

Este protocolo fornece diretrizes para a execução de ovo experiências de rejeição: técnicas de estrutura de tópicos para pintura experimental ovo modelos para emular as cores dos ovos de pássaro natural, realizando trabalho de campo e análise dos dados coletados. Este protocolo fornece um método uniforme para a realização de experiências de rejeição de ovo comparáveis.

Abstract

Parasitas de ninhada depositam seus ovos em ninhos das outras fêmeas, deixando os pais de acolhimento para chocar e criar seus filhotes. Estudar parasitas como ninhadas manipulam anfitriões para criar seus filhotes e como anfitriões detectam parasitismo fornecem importantes visões no campo da biologia coevolutionary. Parasitas de ninhada, como cucos e cowbirds, ganham uma vantagem evolutiva, porque eles não têm que pagar os custos de criação de seus próprios filhotes. No entanto, estes custos selecionar para as defesas do hospedeiro contra todas as fases do desenvolvimento de parasitas, incluindo ovos, jovens e adultos. Experiências de rejeição de ovo são o método mais comum usado para estudar as defesas do hospedeiro. Durante estas experiências, um pesquisador coloca um ovo experimental em um ninho de anfitrião e monitora como hosts de respondem. Cor é muitas vezes manipulado, e a expectativa é que a probabilidade de discriminação de ovo e o grau de dissimilaridade entre o host e o ovo experimental estão positivamente relacionados. Este papel serve como um guia para a realização de experiências de rejeição de ovo de descrevendo métodos para criar cores de ovo consistente para analisar os resultados de tais experiências. Especial atenção é dada para um novo método envolvendo ovos exclusivamente coloridos ao longo de gradientes de cor que tem o potencial para explorar preconceitos de cor, em reconhecimento do hospedeiro. Sem padronização, não é possível comparar resultados entre os estudos de uma forma significativa; um protocolo padrão dentro deste campo permitirá resultados cada vez mais precisos e comparáveis para novas experiências.

Introduction

Parasitas de ninhada depositam seus ovos em ninhos de outras espécies que podem, então, criar os seus filhotes e pagar os custos associados com cuidado parental1,2,3. Este ato de decepção para despistar o acolhimento por parte do parasita e investigar para detectar o parasita por parte do host fornece fortes pressões selectivas em ambos os atores. Em alguns casos de parasitismo de ninhada aviária, reconhecimento do hospedeiro de ovos de parasitas díspares seleciona para parasitas que imitam ovos do hospedeiro, que produz uma corrida armamentista evolutiva entre hospedeiro e parasita de4. Estudar o parasitismo de ninhada é importante porque é um sistema modelo para investigar a dinâmica coevolutionary e tomada de decisões no selvagem5. Experiências de rejeição de ovos são um dos métodos mais comuns utilizados para estudar o parasitismo de ninhada aviária no campo e uma importante ferramenta que ecologistas usam para investigar interações interespecíficas6.

Durante o curso das experiências de rejeição do ovo, pesquisadores normalmente apresentar natural ou modelo ovos e avaliar a resposta do host para estes ovos experimentais durante um período normalizado. Tais experiências podem envolver troca de ovos de verdade (que variam na aparência) entre ninhos7, ou tingir ou pintar as superfícies de ovos de verdade (opcionalmente adicionando padrões) e retorná-los ao seu original ninhos8ou gerar modelo ovos que manipularam características tais como cor9, manchando10, tamanho11, e/ou forma12. A resposta do hospedeiro aos ovos de aparência diferentes pode fornecer insights valiosos sobre o conteúdo de informação que eles usam para alcançar um de decisão de rejeição de ovo13 e quão diferente que precisa ser para eliciar uma resposta14de ovo. Limiar de aceitação ideal teoria15 afirma que anfitriões devem equilibrar os riscos de aceitar por engano um ovo parasitário (erro de aceitação) ou por engano, removendo seu próprio ovo (erro de rejeição), examinando a diferença entre seus próprios ovos (ou um modelo interno desses ovos) e os ovos de parasitas. Como tal, um limiar de aceitação existe além do qual anfitriões decidem que um estímulo é muito diferente de tolerar. Quando o risco de parasitismo é baixo, o risco de erros de aceitação é inferior quando o risco de parasitismo é elevado; assim, as decisões são contexto específico e mudará adequadamente como riscos percebidos mudança14,16,17.

Teoria do limiar de aceitação ideal pressupõe que hosts de baseiam as decisões em cima de variação contínua em fenótipos host e parasita. Portanto, medir as respostas do hospedeiro para diferentes fenótipos de parasita é necessário estabelecer como tolerante a uma população de acolhimento (com sua própria variação fenotípica) é a uma gama de fenótipos parasitárias. No entanto, praticamente todos os estudos prévios têm invocado categórica ovo cor e maculation tratamentos (por exemplo, mimética/não-mimético). Apenas fenótipos de anfitrião da casca de ovo não variam, o que não é uma expectativa biologicamente prática, todas as respostas se directamente comparáveis (independentemente do grau de mimetismo). Caso contrário, um modelo de “mimética” ovo variará em como semelhante está a anfitrião ovos dentro e entre populações, que potencialmente podem levar a confusão ao comparar resultados18. Uma teoria sugere que hospedam as decisões baseiam-se se a diferença entre o ovo de parasita e suas próprias14, não necessariamente uma cor particular ovo parasitárias. Portanto, usar um tipo de modelo único ovo não é uma abordagem ideal para testar hipóteses sobre os limites de decisão de acolhimento ou habilidades de discriminação, salvo se a diferença apenas perceptível (doravante JND) entre o tipo de modelo de ovo e cor de ovo do anfitrião individual a variável de interesse. Isto também se aplica aos estudos experimentais que trocar ou adicionar ovos naturais para testar respostas de anfitrião a uma variedade natural de cores19. No entanto, enquanto estes estudos permitem variação no hospedeiro e parasita fenótipos, eles são limitados pela variação natural encontrada em traços6, particularmente ao usar ovos coespecíficas7.

Por outro lado, os investigadores que fazem ovos artificiais de cores variadas são livres dos constrangimentos da variação natural (por exemplo, eles podem investigar respostas para superstimuli20), permitindo-lhes sondar os limites da percepção de anfitrião6. Pesquisas recentes tem usado novas técnicas para medir respostas do hospedeiro através de uma escala fenotípica, por ovos experimental de pintura projetados para corresponder e superar a faixa natural de variação em casca de ovo9 e cores especiais21. Estudar as respostas do hospedeiro para ovos com cores ao longo de gradientes pode revelar os processos cognitivos subjacentes porque predições teóricas, tais como limites de aceitação15 ou mimetismo desenvolvido4, baseiam-se na contínuas diferenças entre traços. Por exemplo, usando esta abordagem, Dainson et al . 21 estabeleceu que, quando o contraste cromático entre a coloração da casca do chão e coloração local é maior, o Tordo-americano Turdus migratorius tende a rejeitar os ovos mais fortemente. Esse achado fornece informações valiosas sobre como este anfitrião processa informações, neste caso através da mancha, para decidir se deseja remover um ovo do parasitário. Personalizando as misturas da pintura, pesquisadores podem manipular precisamente a semelhança entre cor de um ovo experimental e cor de ovo do hospedeiro, enquanto outros fatores de confundimento como detectar padrões10, ovo e ovo tamanho22 a padronização forma23.

Para incentivar ainda mais a replicação e metareplication24 de trabalho de rejeição de ovo clássicos e recentes, é importante que os cientistas usam metodologias que são padronizadas pela filogenia (espécie de host diferente)7,22, espaço (populações de host diferente)7,22,25,26 e tempo (temporadas diferentes reprodutores)7,22,25,26 ,27, que foi feito apenas raramente. Metodologias que não eram padronizados28 mostraram-se mais tarde para levar a resultados artefactual29,30. Este papel serve como um conjunto de orientações para investigadores que pretendam replicar este tipo de experimento de rejeição de ovo que examina as respostas à variação contínua e destaca uma série de conceitos metodológicos importantes: a importância de ninhos de controle, um priori hipóteses, metareplication, pseudoreplication e cor e análise espectral. Apesar das experiências de rejeição de ovo dominando o campo de coevolução aviária hospedeiro-parasita, nenhum protocolo abrangente existe ainda. Portanto, estas orientações será um recurso valioso para aumentar intere intralaboratório repetibilidade, como o verdadeiro teste de qualquer hipótese encontra-se em metareplication, ou seja, repetindo todo estudos através de filogenia, espaço e tempo,24, que Só pode ser significativamente feito quando usando métodos consistentes29,30,31.

Protocol

Todos os métodos descritos aqui foram aprovados pelo Comitê de uso (IACUC) da Universidade de Long Island-Post e institucional Cuidado Animal. 1. mistura acrílica pinta Misture a coloração da casca do chão, que é a cor que cobrirá uniformemente toda a superfície da casca de ovo. A seguinte receita fará 50 g de tinta, que vai encher um pouco mais de dois tubos de tinta de alumínio de 22 mL. Gerar uma cor azul esverdeado, representando uma casca d…

Representative Results

Geração de modelos de ovo colorido Espectros de reflectância de misturas de pintura personalizada e ovos naturais são mostrados na figura 1A-D. Misturas de tinta utilizadas em estudos de parasitismo de ninhada devem corresponder estreitamente com medições de reflectância natural em termos de forma espectral (cor) e magnitude (brilho). Se isso for alcançado, …

Discussion

Embora as experiências de rejeição de ovo são o método mais comum para estudar ninhada parasita-hospedeiro coevolução66, esforços concertados para padronizar materiais, técnicas, ou protocolos são escassos. Isto é especialmente problemático para meta-análises. Nenhuma meta-análise, ao nosso conhecimento, rejeição de ovo hospedeiro até agora tem controlado por discrepâncias metodológicas entre os estudos67,68, incluindo o…

Offenlegungen

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

MEH foi financiado pelo HJ Van Cleave Cátedra da Universidade de Illinois, Urbana-Champaign. Além disso, para o financiamento Agradecemos o humano Frontier Science Program (para M.E.H. e T.G.) e do Fundo Social Europeu e o orçamento de estado da República Checa, não do projeto. CZ.1.07/2.3.00/30.0041 (de T.G.). Agradecemos a Ocean Optics para cobrir os custos de publicação.

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
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Canniff, L., Dainson, M., López, A. V., Hauber, M. E., Grim, T., Samaš, P., Hanley, D. Probing the Limits of Egg Recognition Using Egg Rejection Experiments Along Phenotypic Gradients. J. Vis. Exp. (138), e57512, doi:10.3791/57512 (2018).
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