De grenzen van de erkenning van de ei met ei afwijzing experimenten langs fenotypische verlopen sonderen

Summary

Dit protocol biedt richtlijnen voor het uitvoeren van ei afwijzing experimenten: overzicht technieken voor het schilderen van experimentele ei modellen om te emuleren de kleuren van natuurlijke vogel eieren, uitvoeren van veldwerk en het analyseren van de verzamelde gegevens. Dit protocol biedt een uniforme methode voor vergelijkbare ei afwijzing experimenten uitvoeren.

Abstract

Brood parasieten leggen hun eieren in nesten andere vrouwtjes, verlaten de ouders van de host om uitkomen en hun jongen aan de achterkant. Bestuderen hoe brood parasieten manipuleren hosts in het verhogen van hun jongen en hoe hosts detecteren parasitisme bieden belangrijke inzichten op het gebied van coevolutionary biologie. Brood parasieten, zoals koekoeken en cowbirds, krijgen een evolutionair voordeel omdat zij niet hoeven te betalen van de kosten van het fokken van hun eigen jongen. Echter, deze kosten selecteren voor host verdedigingen tegen alle ontwikkelingsstadia van parasieten, zoals eieren, hun jongeren en volwassenen. Ei afwijzing experimenten zijn de meest voorkomende methode gebruikt bij het bestuderen van de verdediging van de gastheer. Tijdens deze experimenten, een onderzoeker plaatst een experimentele ei in een nest van de host en controleert hoe hosts reageren. Kleur is vaak gemanipuleerd, en de verwachting is dat de kans op ei discriminatie en de mate van verschil tussen de host en experimentele ei positief zijn gerelateerd. Dit document dient als een gids voor ei afwijzing experimenten uit met een beschrijving van methoden voor het maken van consistente ei kleuren bij de analyse van de resultaten van dergelijke experimenten uitvoeren. Speciale aandacht is besteed aan een nieuwe methode waarbij uniek gekleurde eieren langs kleurovergangen die heeft het potentieel om te verkennen kleur vertekeningen in host erkenning. Zonder standaardisatie is het niet mogelijk om te vergelijken bevindingen tussen studies op een zinvolle manier; een standaardprotocol binnen dit gebied zal zorgen voor steeds meer nauwkeurige en vergelijkbare resultaten voor verdere experimenten.

Introduction

Brood parasieten leggen hun eieren in nesten van andere soorten die vervolgens kan bijdragen tot hun jongen en betalen van de kosten in verband met ouderlijke zorg^1,2,3. Deze daad van bedrog naar outwit de host van de kant van de parasiet en sleuthing detecteren de parasiet van de kant van de host biedt sterke selectieve druk op beide partijen. In sommige gevallen van vogelgriep brood parasitisme kiest van de host erkenning van ongelijksoortige parasitaire eieren voor parasieten die host eieren, na te bootsen die een evolutionaire wapenwedloop tussen de host en parasiet^{4 produceert}. Bestuderen van brood parasitisme is belangrijk omdat het een modelsysteem voor het onderzoeken van de dynamiek van de coevolutionary en de besluitvorming in het wild⁵. Ei afwijzing experimenten zijn een van de meest voorkomende methoden die worden gebruikt voor het bestuderen van aviaire brood parasitism in het veld en een belangrijk instrument waarmee ecologen interspecifieke interacties⁶onderzoeken.

In de loop van ei afwijzing experimenten, onderzoekers meestal voeren natuurlijke of model van eieren en beoordelen van de host reactie op deze experimentele eieren over een periode van gestandaardiseerde. Dergelijke experimenten kunnen betrekking hebben op de echte eieren (die verschillen in uiterlijk) wisselen tussen nesten⁷, of het verven of schilderen van de oppervlakken van de echte eieren (eventueel toevoegen patronen) en hen terug te keren naar hun oorspronkelijke nesten⁸, of het genereren van model dat eieren hebben gemanipuleerd eigenschappen zoals kleur⁹,¹⁰,¹¹van de grootte en/of vorm¹²spotten. De reactie van de gastheer op eieren van verschillende verschijning kan waardevolle inzicht bieden in de informatie-inhoud dat ze gebruiken om een ei afwijzing besluit¹³ en gewoon hoe anders dat ei moet te verduidelijken met een reactie¹⁴te bereiken. Optimale acceptatie drempel theorie¹⁵ bepaalt dat hosts in de risico’s evenwicht moeten van ten onrechte het aanvaarden van een parasitaire ei (aanvaarding fout) of per ongeluk verwijderen van hun eigen ei (afwijzing fout) door het onderzoek van het verschil tussen hun eigen eieren (of een interne sjabloon van die eieren) en de parasitaire eieren. Zo bestaat een acceptatie drempel waarboven hosts dat een stimulans is te verschillend beslissen te tolereren. Wanneer het risico van parasitisme is laag, is de kans op aanvaarding fouten lager dan wanneer het risico van parasitisme hoog is; Dus, besluiten specifieke context en zal verschuiven naar behoren als vermeende risico’s verandering^14,16,17.

Optimale acceptatie drempel theorie gaat ervan uit dat hosts besluiten op continue variatie in host en parasiet fenotypen baseren. Daarom is het noodzakelijk vast te stellen hoe tolerant een gastbevolking (met eigen fenotypische variatie) is voor een aantal parasitaire fenotypen meten host reacties op verschillende fenotypes van de parasiet. Vrijwel alle voorafgaande studies hebben echter vertrouwd op categorische ei kleur en maculation behandelingen (bvmimetische/niet-mimetische). Alleen als de host eierschaal fenotypen doen niet verschillen, die niet een biologisch praktische verwachting, zou alle antwoorden rechtstreeks vergelijkbaar zijn (ongeacht de mate van mimicry). Anders, zal een “mimetische” ei-model verschillen in hoe vergelijkbaar aan host eieren binnen en tussen bevolkingsgroepen, die leiden tot verwarring is kunnen bij het vergelijken van bevindingen¹⁸. Theorie suggereert die host beslissingen zijn gebaseerd op het verschil tussen de parasitaire ei en hun eigen¹⁴, niet noodzakelijkerwijs een bijzondere parasitaire ei kleur. Met behulp van een enkel ei model type is dus niet een ideale aanpak voor het testen van hypothesen over host besluit drempels of capaciteiten van de discriminatie, tenzij het alleen merkbaar verschil (hierna JND) tussen het ei model type en de kleur van afzonderlijke host ei is de variabele van belang. Dit geldt ook voor experimentele studies dat ruilen of natuurlijke eieren om te testen host reacties op een natuurlijke verspreidingsgebied van kleuren¹⁹toe te voegen. Echter terwijl deze studies voor variatie in de host- en parasiet fenotypen laat, worden ze begrensd door natuurlijke variatie gevonden in eigenschappen⁶, met name bij het gebruik van conspecific eieren⁷.

Daarentegen, onderzoekers waardoor kunstmatige eieren van gevarieerde kleuren zijn vrij van de beperkingen van natuurlijke variatie (bijvoorbeeld, ze kunnen onderzoeken reacties op superstimuli²⁰), waardoor ze de grenzen van host perceptie⁶sonde. Recent onderzoek heeft nieuwe technieken gebruikt om te meten van host-reacties in een fenotypische-reeks, door experimentele eieren schilderen ontworpen om te voldoen aan en overtreffen het natuurlijke verspreidingsgebied van de variatie in eierschaal⁹ en steunkleuren²¹. Onderliggende cognitieve processen kan bestuderen host reacties op eieren met kleuren langs verlopen ontdekken, omdat theoretische voorspellingen, zoals acceptatie drempels¹⁵ of coevolved mimicry⁴, zijn gebaseerd op continue verschillen tussen Eigenschappen. Bijvoorbeeld met behulp van deze aanpak, Dainson et al. ²¹ vastgesteld dat wanneer chromatisch contrast tussen eierschaal grond kleuring en ter plaatse verkleuring hoger is, de Amerikaanse Robin Turdus migratorius neigt te verwerpen eieren sterker. Deze bevinding biedt waardevolle inzichten over hoe deze host gegevens, in dit geval verwerkt door het spotten, om te beslissen of u wilt verwijderen van een parasitaire ei. Door te passen verf mengsels, kunnen onderzoekers precies de gelijkenis tussen een experimentele ei van kleur en van host ei, manipuleren tijdens het standaardiseren van andere storende factoren zoals spotten patronen¹⁰, ei grootte²² en ei vorm van²³.

Ter bevordering van verdere replicatie en metareplication²⁴ van klassieke en recente ei afwijzing werk, is het belangrijk dat wetenschappers gebruiken methodologieën die zijn gestandaardiseerd over fylogenie (andere host soorten)^7,22, ruimte (andere host populaties)^7,22,25,26 en tijd (verschillende fokken seizoenen)^{7,22,25,26 ,27}, die slechts zelden werd gedaan. Methodologieën die niet gestandaardiseerde^{28 waren} werden later aangetoond te leiden tot artefactual resultaten^29,30. Dit document dient als een reeks richtsnoeren voor onderzoekers proberen te repliceren deze soort ei afwijzing experiment dat onderzoekt reacties op continue variatie en noemt een aantal belangrijke methodologische concepten: het belang van controle nesten, a priori hypothesen, metareplication, pseudoreplication, en kleur en spectrale analyse. Ondanks ei afwijzing experimenten domineert het gebied van aviaire gastheer-parasiet coevolution, bestaat geen uitgebreide protocol nog. Deze richtsnoeren zullen dus een waardevolle bron aan het verhogen van inter – en intra-lab herhaalbaarheid als de echte test van elke hypothese ligt in metareplication, dat wil zeggen, herhalende hele studies over fylogenie, ruimte en tijd van²⁴, die kan slechts zinvol gebeuren bij het gebruik van consistente methoden^29,30,31.

Protocol

Alle methoden die hier worden beschreven zijn goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) van Long Island University-Post. 1. mengen acryl verven Meng de eierschaal grond kleuring, die is de kleur die uniform betrekking op het gehele oppervlak van de eierschaal hebben zal. Het volgende recept zal het maken van 50 g van verf, die een beetje meer dan twee 22 mL aluminium verf buizen vullen zal. Genereren van een blauw-groene kle…

Representative Results

Genereren van kleurrijke ei modellen Reflectie spectra van de verf van de douane mengsels en natuurlijke eieren worden weergegeven in figuur 1A-D. Verf mengsels gebruikt in brood parasitisme studies moeten nauw overeen met natuurlijke reflectiecoëfficiënt metingen op het gebied van spectrale vorm (kleur) en omvang (helderheid). Als dat is bereikt, moet de kleur va…

Discussion

Hoewel ei afwijzing experimenten de meest voorkomende methode om te studeren brood parasiet-gastheer coevolution⁶⁶, gecoördineerde inspanningen zijn op de standaardisering van materialen, technieken, of protocollen ontbreken. Dit is met name problematisch voor meta-analyses. Geen meta-analyse, om onze kennis, van host ei afwijzing tot nu toe heeft de zeggenschap voor methodologische verschillen tussen de studies^67,68, met inbegrip van wat…

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