このプロトコルの目的は、性的選択、性的な共食い、捕食、aposematism、または動物着色の他の分野に関連する質問を研究するために、ペイントでジャンプクモや他の非常に小さな節足動物の色パターンを操作することです。
行動生態学の分野では、多くの実験が、性的選択と捕食の文脈における色彩的形質の進化目的を調査するように設計されている。方法は様々であるが、主に多様な着色剤を有する個体の色パターンを改変することからなる。このような技術は、多くの脊椎動物の分類群、特に鳥類で使用されてきたが、小さな生物において色を効果的に操作する難しさのため、無脊椎動物のために未発達のままである。代わりに、無脊椎動物の外観を操作するために、科学者は通常、特定の波長をフィルタリングするために照明環境を変更しました。しかし、そのような方法は、対象となる表現型の形質だけでなく、個体およびその周囲の全体の外観にも影響を及ぼす。ここでは、以前にカラフルな鳥に使用されていた技術をスケールダウン、我々は同様に象徴的しかし understudied 種を使用して、小さな節足動物の色を操作する方法を提示します: カラフルなジャンプクモ。
動物はしばしば、性的遭遇、アゴニスト性の出会い、または捕食を抑止するために、精巧な色彩パターンを持っています。これらの形質は、信号機の個々の品質などの受信機に対する情報を仲間1として伝達し、競合2としての戦闘能力、または獲物項目3としての嗜好性とすることができる。色とりどりの特性の適応的な目的を理解するために、研究者たちは、種々の方法で色彩を操作することを含む実験を計画した。一部の研究者は、モデル4、5、6、7、8、写真9、またはビデオ10、11などの色のデコイの刺激を使用している、 12は、行動実験で受信機に提示される。その他、特に無脊椎動物を使用する場合、ライブ個人の色の外観に影響を与える照明環境を操作している13、14、15、16、17. すべてのこれらの操作, 独創的ながら, 潜在的に重要な自然の行動を削除し、興味のある形質よりもはるかに多くに影響を与える欠点を持っています。.鳥などの大きな脊椎動物では、研究者は非常に多くの場合、生きている動物に直接色を操作します (ヒルとマグロウで見直され、200618)。個々の羽またはくちばしは、マーカー2、19、20、21、22、23、24で直接着色されており、lighteners25、26、27、またはマニキュア28を含む様々な塗料によく使用される過酸化水素を含む染料。無脊椎動物において、生きた動物に直接カラーパターンを操作するような研究は比較的稀であるが、依然として色の機能と進化についての計り知れない洞察を提供している29,30,31 、32、33、34、35、36、37、38、39。節足動物の研究でさえ、比較的 understudied に非常に小さな種の色のパターンを残して、より容易に処理し、塗装することができるより大きな分類群に偏っているように見える。
ここでは、非常に小さな動物の分類群のために開発された繊細な色操作技術について説明します。具体的には、この方法は、メイトの選択と性の共食いの文脈でこのような色とりどりの形質の重要性を調査するために、顕微鏡下で男性跳躍クモの顔の色を操作することを含む。この例では、モデル種としてHabronattus pyrrithrix (米国フェニックス、アリゾナ州から収集) を使用しました (図 1)。私たちは、他の38、39、これらの技術のいくつかを使用して実験的な作業の結果を発表しましたが、ここでは、他の人がアクセスできるようにする方法で、以前に行われたものよりも詳細にメソッドを説明しますそれらを複製または他の非常に小さな分類群で使用するためにそれらを適応しようとしています。このようなプロトコルは、最も象徴的な鳥のようにカラフルにすることができるが、それは通常 understudied である動物に実験の機会を開く必要があります。
ここでは、節足動物の小さな身体部分の色が、化粧やエナメル塗料などの着色剤を使用して効果的に操作できることを示しています。
こうした繊細な操作を実現するための最初の重要なステップは、通常は手に持たせることができない小動物を固定化できることです。ここでは、クモの顔を飛び越えるなどの敏感な領域をペイントすることができるように、我々は CO2で個人を麻酔し、ピンの頭の上にそれらを取り付けました。これにより、クモが目を覚ましていた場合 (顕微鏡からの光が塗装プロセス中に顔に輝いている場合)、スパイダーが直面する可能性のあるよりも少ないストレスでクモの眼に近い作業が可能になります。
この方法はまた、良質のマイクロブラシ、および、最も批判的に、適切な着色物質を得る必要があります。こぼれのないペンキを塗ることの最も困難なステップが、よい適用範囲と右の一貫性を得ることである。したがって、着色物質は、容易にシンナーで希釈される必要があり、かつ容易に肥厚するために乾燥する。異なるタイプの塗料を使用することができます。ここでは、結果は水溶性 (非防水) アイライナーとエナメル塗料で示されています。非防水アイライナーは、水と混ぜると簡単に液化できるという利点があります。しかし、これは色素沈着の希釈によってトレードオフになります (これは望ましいかもしれません (例えば図 3を参照)。エナメル塗料は、完全なカバレッジを提供しながら、エナメルシンナーを追加することによって容易に制御することができる一貫性を持っています。しかし、この特性は、塗装された身体部分の毛髪またはスケール構造を維持する可能性と共にトレードオフします。また、エナメル塗料は長続きします。これの欠点は、エナメル塗料やシンナーは、アプリケーション中に、乾燥する前に強い臭気を放出することです。着色物質に関するもう一つの難しさは、右のスペクトル特性を持つ、右の色合いを見つけることであるかもしれません。これは、アイライナーは、多くの場合、赤よりもピンクのように、黒のアイライナーと並行して使用するために赤いアイライナーを取得するのは難しいです。また、(顕微鏡下でのみ表示されることがあります) グリッターを含まないメイクアップパウダー (または顔料) を得ることも困難です。多くのメイクアップ製品は、実験人には見えないが、研究された動物に目立つかもしれない UV 光を反映しています。
体の部分に着色剤を直接塗ることによって節足動物の色彩を操ることは、他の方法と比較すると、利点と不便さを伴います。その主な制限は、1つは絶対にいくつかの微妙な毒性効果の可能性を閉じることはできません。.しかし、すべての治療カテゴリにペイントを適用することによって1つの治療グループに対してバイアスを導入しないことを保証することができ、また、ペイントアプリケーションが関心のある動作を妨げるかどうかをテストすることができます。ここで提示された方法では、我々は、ペイントアプリケーションがマイナスの効果 (表 1および表 2) に無視できるようになったことを示唆するのに十分な証拠を集めました。この方法の主な利点は、色の小さなパッチをターゲットにすることができ、その色は「取り除かれた」 (図2参照)、鈍く (図3)、またはより明るい (図4)、体の着色の残りの部分から分離して、個人の環境。これは、照明条件を操作することで構成される最も一般的な代替方法とは対照的で、それによって、個人およびその周辺全体の視覚的な外観が変更されます。実際、照明条件を特に操作しない場合でも、照明環境が適切な39でない場合、色を操作し、この操作の効果が限定的であるかどうかを確認することができます。したがって、実験が行われる光環境 (つまり、放射照度) を測定して考慮し、自然光の状態に厳密に一致させることが重要です (たとえば、完全なスペクトルの電球を使用して、捕獲時の自然光)。全体的に、マイクロブラシと顕微鏡を使用して、このプロトコルは、無脊椎動物に以前使用されている他のほとんどの直接着色法よりも小さな色のパッチのより正確な操作を可能にします。ほとんどの以前の研究は、ジャンプクモの顔に比べて比較的大きい色のパッチを持つ動物を使用しています (例えば、蝶の翼の色29、34、35、大人の体の操作hemipterans (「真のバグ」)30、36およびバッタ31、または比較的大きな狼クモ32、33、37の脚。ここで提示される方法は、その小さなサイズのために understudied された分類群上の色のパッチの驚くべき多様性を研究する機会を開きます。
同様の技術は、固定化または麻酔することができる他の節足動物に適用することができ、塗料が個人の運動性または健康に影響を与えない領域 (すなわち、関節などの領域を除く、必要とされる毛髪または arolia のような構造適切な移動、口パーツ、または呼吸構造などのオリフィスの場合)。これらのテクニックは、広く利用できる染料、塗料、化粧のより大きなパレットを含むように拡張することもできます。
最後に、これらの繊細な技術は、小さな生物の色を操作するだけでなく、比較的大きな生物のパターン (縞模様など) を操作するのにも使用できます。これは、性的選択、コミュニケーション、aposematic の獲物の信号、動物が色を使用する他の文脈の独自の研究に私たちの方法を適応させることができる多種多様な研究者にとって有益であるべきです。
The authors have nothing to disclose.
この作品は、国立科学財団 (IOS-1557867 LAT)、フロリダ自然史博物館、およびフロリダ大学の昆虫学と Nematology 部門からの資金援助によって支えられました。この記事の出版料は、フロリダ大学オープンアクセス出版基金によって部分的に資金を供給されました.
CO2 tank | AirGas (Radnor, PA) | #CD 50 | to anesthesize spiders |
Enamel paint thinner | Testors (Vernon Hills, IL) | 75611792569 | to thin enamel paint |
Flat enamel paint | Testors (Vernon Hills, IL) | red: 075611115009, black: 075611114903, white: 075611116808 | can be thinned with enamel paint thinner |
Light microscope | Zeiss (Jena, Germany) | stemi 508 | to paint small areas with precision |
Light microscope camera | Zeiss (Jena, Germany) | Axiocam 105 color | to take picture before and after manipulation for documentation |
Light microscope camera software | Zeiss (Jena, Germany) | Zen 2 blue edition | to process pictures taken before and after manipulation |
Liquid liner eyeliner, shade “Perversion” | Urban Decay (Costa Mesa, CA) | (discontinued) | non-waterproof eyeliner which can be thinned with water; eyeliner 2 |
MegaLiner liquid eyeliner, black | WetnWild (Los Angeles, CA) | SKU# 871A | non-waterproof eyeliner which can be thinned with water; eyeliner 1 |
Micro brushes | MicroMark (Berkeley Heights, NJ) | #84648 | to allow precise painting of small areas |
Non-hardening modelling clay | Van Aken International Claytoon (North Charleston, SC) | 18165 | to stick small nail or insect pin in and flexily adjust their angles |
Small nail or insect mounting pins | BioQuip (Rancho Dominguez, CA) | #1208B7 | to glue spiders on as well as moving away spider’s appendages in front of the area to paint |
Small plastic containers such as the lids of snap-cap insect collection vials | BioQuip (Rancho Dominguez, CA) | #8912 | to mix paint and thinner to the right consistency |
Small syringe | Fisher Scientific | 1482910F | to transfer small amount of enamel thinner |
Spectralon white standard | Labsphere Inc. (North Sutton, NH) | WS-1-SL | to measure spectral properties of colors |
UV-VIS spectrophotometer | Ocean Optics (Dunedin, FL) | USB 2000 (spectrophotometer) with PX-2 (light source) | to measure spectral properties of colors |
Water soluble school glue | Elmer's (High Point, NC) | #E304 | to mount the spiders onto a nail/pin |
Wood toothpicks | Up&Up, Target Corporation (Minneapolis, MN) | #253-05-0125 | to transfer drops of enamel paint |