El cultivo a gran escala de nematodos para estudiar sus comportamientos colectivos

Resumen

Aquí, se reporta un sistema para estudiar los comportamientos colectivos de los nematodos mediante su cultivo a granel utilizando medio agar alimento para perros. Este sistema permite a los investigadores propagar un gran número de gusanos dauer y se puede aplicar a Caenorhabditis elegans y otras especies relacionadas.

Resumen

Los animales exhiben comportamientos colectivos dinámicos, como se observa en bandadas de aves, bancos de peces y multitudes de humanos. Los comportamientos colectivos de los animales han sido investigados tanto en los campos de la biología como de la física. En el laboratorio, los investigadores han utilizado varios animales modelo, como la mosca de la fruta y el pez cebra, durante aproximadamente un siglo, pero sigue siendo un gran desafío estudiar el comportamiento colectivo complejo a gran escala orquestado por estos animales modelo genéticamente manejables. En este trabajo se presenta un protocolo para crear un sistema experimental de comportamientos colectivos en Caenorhabditis elegans. Los gusanos propagados trepan por la tapa de la placa de Petri y muestran un comportamiento de enjambre colectivo. El sistema también controla las interacciones y comportamientos de los gusanos cambiando la humedad y la estimulación de la luz. Este sistema nos permite examinar los mecanismos subyacentes a los comportamientos colectivos mediante el cambio de las condiciones ambientales y el examen de los efectos de la locomoción a nivel individual en los comportamientos colectivos utilizando mutantes. Por lo tanto, el sistema es útil para futuras investigaciones tanto en física como en biología.

Introducción

Tanto los no científicos como los científicos están fascinados con los comportamientos colectivos de los animales, como en las bandadas de pájaros y los bancos de peces. Los comportamientos colectivos se han analizado en una amplia gama de campos, como la física, la biología, las matemáticas y la robótica. En particular, la física de la materia activa es un campo de investigación en crecimiento que se centra en sistemas compuestos por elementos autopropulsados, es decir, sistemas disipativos, como bandadas de aves, bancos de peces, biopelículas de bacterias móviles, citoesqueletos compuestos por moléculas activas y grupos de coloides autopropulsados. La teoría de la f....

Protocolo

1. Preparación de lombrices

NOTA: Prepare la cepa¹² y la cepa ZX899 de Bristol N2 de tipo salvaje (lite-1(ce314); ljIs123[mec-4p::ChR2, unc-122p::RFP])¹³ para la observación de comportamientos colectivos y experimentos optogenéticos, respectivamente. Mantenga la cepa ZX899 en condiciones de oscuridad.

1. Depositar cuatro gusanos adultos bien alimentados en una placa de 60 mm que contenga 14 mL de medio de crecimiento de nematodos (NGM) con agar y sembrar con E. coli OP50¹².
2. Cultive gusanos F1 hasta la inanición en la p....

Resultados

Aquí, se utilizaron gusanos dauer de tipo salvaje para observaciones colectivas del comportamiento. Los gusanos se cultivaron a 23 °C durante aproximadamente 10-14 días y subieron hasta la superficie interna de la tapa de una placa mediana DFA. En el día experimental, solo la tapa se transfirió a una nueva placa NGM sin E. coli y medio DFA. La parte inferior de esta placa de Petri se mantuvo inicialmente a 23 °C utilizando el sistema Peltier, y luego se aumentó su temperatura a 26 °C. Se tomó una película bajo .......

Discusión

En este estudio, mostramos un protocolo para preparar un sistema para el comportamiento colectivo a gran escala de C. elegans en el laboratorio. El método basado en DFA se estableció originalmente con Caenorhabditis japonica¹⁴ y Neoaplectana carpocapsae Weiser¹⁵, ambos animales no modelo. Sin embargo, este método no se aplicó para investigar comportamientos colectivos. El C. elegans es un animal modelo genéticamente tratable

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Escherichia coli y C. elegans cepas
E. coli OP50	Caenorhabditis Genetics Center	OP50	Alimento para C. elegans. Uracilo auxotrofico. E. coli B.
lite-1(ce314); ljIs123[mec-4p::ChR2, unc-122p::RFP]	author	ZX899	lite-1(ce314) mutante que lleva los genes que expresan ChR2 y RFP bajo el control de la cepa mec-4 y unc-122 promoter, respectivamente
N2 Bristrol	Caenorhabditis Genetics Center		Wild-type C. elegans cepa
Para el cultivo de lombrices
Agar purificado, polvo	Nakarai tesque	01162-15	Para la preparación de placas NGM
All-trans retinal	Sigma-Aldrich	R2500	Para optogenética
Bacto pepton	Becton Dickinson	211677	Para la preparación de placas NGM
Cloruro de calcio	Wako	036-00485	Para la preparación de placas NGM
Colesterol	Wako	034-03002	Para la preparación de placas NGM
di-Photassio hidrogenofosfato	Nakarai tesque	28727-95	Para la preparación de placas NGM
Alimento para perros	Nihon Pet Food	VITA-ONE	Para la preparación de comida para perros agar caldo medio
LB, Lennox	Nakarai tesque	20066-95	Para el cultivo de E. coli OP50
Sulfato de magnesio anhidro	TGI	M1890	Para la preparación de placas NGM Placas de
Petri (60 mm)	Nunc	150270	Para la preparación de placas NGM
Dihidrogenofosfato de potasio	Nakarai tesque	28720-65	Para la preparación de placas NGM
Cloruro de sodio	Nakarai tesque	31320-05	Para preparación de placas NGM
Observación
		CS6229	Windows10 Pro con CPU Intel Xeon Gold 6238R y 768 GB de RAM
Cámara CMOS	Hamamatsu photonics	ORCA-Lightning C14120-20P	Para la adquisición de datos
Cámara CMOS	Olympus	DP74	Para la adquisición
de datos Microscopio con conjunto SZX-MGFP	Olympus	MVX10	Para la adquisición de datos
x2 Objetivo Olympus		MV PLAPO 2XC	Distancia de trabajo 20 mm y apertura numérica 0,5
Control del obturador
Obturador	OptoSigma	BSH2-RIX	Para controlar el patrón temporal de  iluminación de luz
Controlador de obturador	OptoSigma	SSH-C2B-A	Para controlar el patrón temporal de  iluminación de luz
Temperature control
temperatura	VICS	WLVPU-30	Para controlar la humedad dentro de una placa de Petri
UNI-THEMO CONTROLLER	Ampere	UTC-100	Para controlar la humedad dentro de una placa de Petri
Software de adquisición de datos
HCImage	Hamamatsu photonics Para la adquisición de		datos

Computer solución CT Peltier unidad de control de