Sondare i limiti del riconoscimento uovo utilizzando esperimenti di rifiuto uovo lungo gradienti fenotipiche

Summary

Questo protocollo fornisce linee guida per l’esecuzione di esperimenti di rifiuto di uovo: tecniche relative alla struttura per pittura sperimentale uovo modelli da emulare i colori delle uova di uccello naturale, lo svolgimento di lavoro sul campo e analizzare i dati raccolti. Questo protocollo fornisce un metodo uniforme per lo svolgimento di esperimenti di rifiuto uovo comparabili.

Abstract

Parassiti depongono le uova nei nidi di altre femmine, lasciando i genitori ospitanti per schiudersi e posteriore i loro piccoli. Studi come parassiti manipolare gli host in allevamento loro piccoli e come padroni di casa rilevare parassitismo fornire le comprensioni importanti nel campo della biologia coevolutionary. Parassiti, come i cuculi e cowbirds, guadagnano un vantaggio evolutivo, perché non hanno a pagare i costi di allevamento i propri giovani. Tuttavia, questi costi seleziona per difese ospite contro tutte le fasi di sviluppo di parassiti, tra cui uova, giovani e adulti. Gli esperimenti di rifiuto dell’uovo sono il metodo più comune utilizzato per studiare le difese ospite. Durante questi esperimenti, un ricercatore depone un uovo sperimentale in un nido di host e controlla come padroni di casa rispondono. Colore viene spesso manipolato, e l’aspettativa è che la probabilità di discriminazione di uovo e il grado di dissimilarità tra l’host e uovo sperimentale sono positivamente correlati. Questa carta serve come guida per lo svolgimento di esperimenti di rifiuto di uovo da che descrive metodi per la creazione di colori coerenti uovo ad analizzare i risultati di tali esperimenti. Particolare attenzione è data per un nuovo metodo che coinvolgono le uova in modo univoco colorate lungo gradienti di colore che ha il potenziale per esplorare pregiudizi di colore nel riconoscimento di host. Senza standardizzazione, non è possibile confrontare i risultati tra gli studi in modo significativo; un protocollo standard all’interno di questo campo permetterà per risultati sempre più precisi e comparabili per ulteriori esperimenti.

Introduction

Parassiti depongono le uova nei nidi di altre specie che possono quindi allevare i loro piccoli e pagare i costi di cure parentali^1,2,3. Questo atto di inganno di superare in astuzia l’host da parte del parassita e investigatore per rilevare il parassita da parte dell’host fornisce forti pressioni selettive su entrambi gli attori. In alcuni casi di parassitismo aviaria, riconoscimento dell’ospite di diverse uova parassita seleziona per parassiti che imitano uova host, che produce una corsa agli armamenti evolutiva tra ospite e parassita⁴. Studiare il parassitismo è importante perché è un sistema modello per lo studio di dinamiche coevolutionary e decisionali allo stato selvatico⁵. Gli esperimenti di rifiuto dell’uovo sono uno dei metodi più comuni utilizzati per studiare il parassitismo aviaria nel campo e uno strumento importante che gli ecologisti utilizzano per analizzare le interazioni interspecifiche⁶.

Nel corso di esperimenti di rifiuto di uovo, i ricercatori in genere introducono naturale o uova di modello e valutare la risposta dell’host a queste uova sperimentale per un periodo standardizzato. Tali esperimenti possono coinvolgere lo scambio uova reali (che variano in apparenza) tra nidi⁷, o la tintura o le superfici di uova reali (facoltativamente aggiungere modelli) e restituirli ai loro nidi originale⁸o la generazione di modello di pittura delle uova che hanno manipolato la tratti come colore⁹, spotting¹⁰, dimensione¹¹e/o forma¹². La risposta dell’ospite alle uova di aspetto variabile in grado di fornire informazioni preziose nel contenuto di informazioni che utilizzano per raggiungere una decisione di rifiuto dell’uovo¹³ e quanto diversi che uovo deve essere di suscitare una risposta¹⁴. Accettazione ottimale soglia teoria¹⁵ afferma che i padroni di casa dovrebbe bilanciare i rischi di erroneamente accettando un uovo di parassita (errore di accettazione) o rimuovere erroneamente le proprie uova (errore di rigetto) esaminando la differenza tra le proprie uova (o un modello interno di quelle uova) e le uova del parassita. Come tale, una soglia di accettazione esiste oltre la quale host decidono che uno stimolo è troppo diverso da tollerare. Quando rischio di parassitismo è basso, il rischio di errori di accettazione è inferiore rispetto a quando il rischio di parassitismo è alto; così, le decisioni sono contesto specifico e si sposteranno in modo appropriato come i rischi percepiti cambiamento^14,16,17.

Teoria di soglia ottimale accettazione presuppone che i padroni di casa basare le decisioni su variazione continua nei fenotipi ospite e parassita. Pertanto, misurare le risposte ospite di diversi fenotipi di parassita è necessario stabilire come tollerante è una popolazione ospitante (con la propria variante fenotipica) ad una gamma di fenotipi parassitari. Tuttavia, praticamente tutti gli studi precedenti hanno fatto affidamento su uovo categorico colore e maculazione trattamenti (ad es., mimetico/non-mimetico). Solo se fenotipi host guscio d’uovo non variano, che non è un’aspettativa biologicamente pratica, sarebbe direttamente comparabili (indipendentemente dal grado di mimetismo) tutte le risposte. In caso contrario, un modello di “mimetico” uovo varierà in quanto simili è alle uova di host all’interno e tra popolazioni, che potrebbero potenzialmente portare a confusione quando si confrontano i risultati¹⁸. La teoria suggerisce che ospitano le decisioni sono basate sulla differenza tra l’uovo del parassita e proprio¹⁴, non necessariamente un colore particolare uovo parassita. Pertanto, utilizzando un tipo di modello singolo uovo non è un approccio ideale per testare ipotesi su host decisione soglie o capacità di discriminazione, a meno che la differenza appena evidente (d’ora in avanti JND) tra il tipo di modello di uovo e colore dell’uovo singolo host è il variabile di interesse. Questo vale anche per gli studi sperimentali che scambia o aggiungono uova naturali per testare la risposta dell’ospite per un intervallo di colori¹⁹naturali. Tuttavia, mentre questi studi consentono la variazione nei fenotipi ospite e parassita, sono limitati dalla variazione naturale trovata in tratti⁶, particolarmente quando usando uova conspecifici⁷.

Al contrario, i ricercatori che fanno uova artificiali di vari colori sono liberi dai vincoli di variazione naturale (ad esempio, possono indagare le risposte a superstimuli²⁰), permettendo loro di sondare i limiti di host percezione⁶. La ricerca recente ha utilizzato tecniche di romanzo per misurare le risposte ospite attraverso una gamma fenotipica, da uova della pittura sperimentale progettate per abbinare e superare l’intervallo di variazione in guscio d’uovo⁹ e colori spot²¹naturali. Studiando le risposte ospite le uova con colori lungo gradienti può scoprire i processi cognitivi sottostanti perché predizioni teoriche, come soglie di accettazione¹⁵ o mimetismo si⁴, sono basati su differenze continue fra tratti. Ad esempio, utilizzando questo approccio, Dainson et al. ²¹ stabilito che quando contrasto cromatico tra il guscio d’uovo terra colorazione e colorazione spot è superiore, il pettirosso americano Turdus migratorius tende a rifiutare le uova più fortemente. Questa scoperta fornisce preziose indicazioni su come questo host elabora le informazioni, in questo caso attraverso spotting, per decidere se rimuovere un uovo di parassita. Personalizzando le miscele di vernice, i ricercatori possono manipolare precisamente la somiglianza tra colore di un uovo sperimentale e dell’host uovo, standardizzando altri fattori confondenti come spotting modelli¹⁰, uovo dimensioni²² e uovo Figura²³.

Per incoraggiare ulteriore replica e metareplication²⁴ di uovo classico e recente lavoro di rifiuto, è importante che gli scienziati usano metodologie che sono standardizzati attraverso filogenesi (specie di host diversi)^7,22, (popolazioni host diversi)^7,22,25,26 di spazio e tempo (stagioni di riproduzione diversi)^{7,22,25,26 ,27}, che è stato fatto solo raramente. Metodologie che non sono stati standardizzati²⁸ più successivamente sono stati indicati per portare a risultati artefactual^29,30. Questa carta serve come un insieme di linee guida per i ricercatori che cercano di replicare questo tipo di esperimento di rifiuto di uovo che esamina le risposte alla variazione continua ed evidenzia una serie di importanti concetti metodologici: l’importanza dei nidi di controllo, aprioristicamente ipotesi, metareplication, pseudoreplication e colore e analisi spettrale. Nonostante gli esperimenti di rifiuto di uovo che domina il campo di coevoluzione ospite-parassita aviaria, nessun protocollo completo esiste ancora. Pertanto, queste linee guida sarà una risorsa preziosa per aumentare inter – e intra-laboratorio ripetibilità come la vera prova di qualsiasi ipotesi si trova in metareplication, vale a dire, ripetendo tutto studi attraverso filogenesi, spazio e tempo²⁴, che può essere chiaramente fatto solo quando si utilizzano metodi coerenti^29,30,31.

Protocol

Tutti i metodi descritti qui sono stati approvati dal istituzionale Animal Care e uso Committee (IACUC) di Long Island University-Post. 1. miscelazione vernici acriliche Mescolare la colorazione del guscio d’uovo terra, che è il colore che coprirà in modo uniforme sull’intera superficie del guscio d’uovo. La seguente ricetta farà 50 g di vernice, che riempirà un po’ più di due tubi di vernice alluminio 22 mL. Generare un colore blu-verde, che rapprese…

Representative Results

Generazione di modelli uovo variopinto Spettri di riflettanza di miscele di verniciatura personalizzata e uova naturali sono mostrati in Figura 1A-D. Miscele di vernice utilizzate negli studi di parassitismo dovrebbero corrispondere fedelmente con misure di riflettanza naturale in termini di forma spettrale (colore) e magnitudine (luminosità). Se che è raggiunto, …

Discussion

Anche se gli esperimenti di rifiuto dell’uovo sono il metodo più comune per studiare coulors parassita-ospite coevolution⁶⁶, sforzi concertati per standardizzare i materiali, tecniche, o protocolli sono carenti. Questo è particolarmente problematico per le meta-analisi. Nessuna meta-analisi, a nostra conoscenza, del rifiuto di uovo host finora ha controllato per differenze metodologiche tra studi^67,68, tra cui quello che è considerato m…

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