טכניקות חוקר האנטומיה של מערכת הראייה נמלה
Summary
מאמר זה מתאר חבילת של טכניקות אור ואלקטרון ללמוד על האנטומיה העין הפנימיים והחיצוניים של חרקים. אלה כוללים מספר טכניקות מסורתיות ממוטבים לעבודה על נמלה, מפורט לפתרון בעיות עיניים הצעות עבור אופטימיזציה עבור דגימות שונות ואזורים מעניינים.
Abstract
מאמר זה מתאר חבילת טכניקות במיקרוסקופ אור (LM) ואלקטרון (EM) אשר יכול לשמש כדי ללמוד על האנטומיה העין הפנימיים והחיצוניים של חרקים. אלה כוללים טכניקות מסורתיות היסטולוגית ממוטבים לעבודה על העיניים נמלה, הותאם לעבודה בתאום עם טכניקות טיפול נוספות במיקרוסקופ אלקטרונים הילוכים (TEM) ואלקטרון סריקה (SEM). שיטות אלה, למרות מאוד שימושי, יכול להיות קשה microscopist המתחיל, לכן דגש רב הושם במאמר זה על פתרון בעיות, אופטימיזציה עבור פרטים שונים. אנו מספקים מידע על טכניקות הדמיה עבור הדגימה כולה (מיקרוסקופיה-צילום ו- SEM), לדבר על היתרונות והחסרונות שלהם. אנו להדגיש המשמשת לקביעת קטרים העדשה לעין כל, לדבר על טכניקות חדשות לשיפור. לבסוף, נדון בטכניקות מעורב בהכנת הדגימות באימות LM ו- TEM, חלוקתה מכתים, הדמיה אלה דוגמאות. נדון על משוכות אחד עשוי לבוא על פני בעת הכנת דוגמאות, הדרך הטובה ביותר לנווט אותם.
Introduction
החזון הוא אפנות החישה חשוב עבור רוב בעלי החיים. ראייה חיונית במיוחד בהקשר של הניווט עבור מטרות איכון, הקמת הקפדה על מסלולים ואת קבלת מידע מצפן1,2. חרקים לזהות מידע חזותי באמצעות זוג עיניים מורכבות וקרא, במקרים מסוימים, הניח dorsally העיניים פשוט אחד עד שלושה ocelli3,4,5.
העיניים של נמלים הם מעניינים במיוחד, כי בעוד נמלים הם מגוונים להפליא, הם משמרים בכמה מאפיינים מרכזיים על פני מינים. למרות וריאציה דרמטי של האנטומיה, בגודל אקולוגיה, הרוב המכריע של מינים הם eusocial, לחיות במושבות; כתוצאה מכך, מינים שונים בפני אתגרים חזותית דומה מבחינת ניווט אחורה וקדימה בין מקום מרכזי משאבים. מעבר הנמלים bauplan העין בסיסי זהה יכול להיות שנצפו בבעלי חיים הנע בין 0.5-26 מ מ, אורך הגוף, מן באופן בלעדי ההשתנות היומית למינים בקפדנות ליליים, ומן איטי הליכה התת-קרקעי מזנק טורפים חזותי6,7, 8,9,10. כל אלה הבדלים מזעזעת אקולוגיה והתנהגות להצמיח התמורות הרבות של מבנים בסיסיים העין אותה כדי להתאים סביבות שונות, אורחות חיים, את גודל הגוף11,12. כתוצאה מכך, לומד את האקולוגיה חזותי של נמלים מספק אוצר אמיתי של אפשרויות לחוקר נחוש.
הבנת מערכת הראייה של חרקים חיוני הצצה יכולות התנהגותיות שלהם. זה לכאורה אינטגרטיבי מחקרים המשלבים יפה האנטומיה עם אקולוגיה והתנהגות כדי הצלחה גדולה כמה קבוצות חרקים (למשל, הפניות13,14,15,16, 17)-למרות בתחום הניווט נמלה והתנהגות נמלה באופן כללי היה מוצלח למדי, מעט מאוד דגש הושם על נמלה החזון מחוץ זנים נבחרים אחדים. כאן, אנחנו לפרט על טכניקות מעורב בחקירת עין עיצוב של נמלים. בעוד אנו נתמקד נמלים, שיטות אלה ניתן להחיל, עם שינויים קלים, חרקים אחרים, גם.
Protocol
Representative Results
Discussion
הסוויטה מהשיטות המתוארות למעלה מאפשרים חקירה יעילה לתוך המערכת האופטית של נמלים וחרקים אחרים. טכניקות אלה מתבקשים ליידע את ההבנה שלנו של רזולוציית דגימה, רגישות אופטי פוטנציאל הרגישות קיטוב של העין נחקר. הידע הזה מספק בסיס חשוב פיזיולוגיים והתנהגותיים בחקירה שלהם יכולות חזותיות. יתר על ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
אנחנו אסירי תודה יוכן Zeil, פול קופר, בירגיט גריינר לחלוק את הידע שלהם באנטומיה חרקים, על הפגנת כמה מהטכניקות שתיארנו כאן. אנחנו אסירי תודה לצוות מוכשר ותומכת במרכז מיקרוסקופיה מתקדמת באוניברסיטה, יחידת מיקרוסקופיה MQU עבודה זו נתמכה על ידי מלגה לתואר שני FRE ומענקים מטעם המועצה מחקר אוסטרלי (DE120100019, FT140100221, DP150101172).
Materials
| Ant | Myrmecia midas | ||
| Stereomicroscope | Leica M205 FA | ||
| Sputter coater | Pro Sci Tech | ||
| Ethanol | Sigma Aldrich | ||
| Petri dish | ProSciTech | ||
| Dissecting microscope | Leica MZ6 | ||
| Insect Pin | ProSciTech | ||
| Colourless nail polish | Non branded: from any cosmetic store | ||
| Glass slide | ProSciTech | ||
| Razor blade | ProSciTech | ||
| Foreceps | ProSciTech | ||
| Cover slip | ProSciTech | ||
| Compound microscope | Leica DM5000 B | ||
| Glutaraldehyde | Sigma Aldrich | ||
| Paraformalydehyde | Sigma Aldrich | ||
| Potassium Chloride (KCl) | Sigma Aldrich | ||
| di-Sodium Hydrogen phosphate (Na2HPO4) | Sigma Aldrich | ||
| Potassium di-Hydrogen Phosphate (KH2PO4) | Sigma Aldrich | ||
| Sodium Chloride (NaCl) | Sigma Aldrich | ||
| Osmium tetroxide | Sigma Aldrich | ||
| Acetone | Sigma Aldrich | ||
| Araldite Epoxy Resin | Sigma Aldrich | ||
| Pasteur pipette | Sigma Aldrich | ||
| Toluidie Blue | Sigma Aldrich | ||
| Hotplate | Riechert HK120 |
References
- Zeil, J. Visual homing: an insect perspective. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 285-293 (2012).
- Wehner, R. Desert ant navigation: how miniature brains solve complex tasks. J. Comp. Physiol. A. 189, 579-588 (2003).
- Fent, K., Wehner, R. Ocelli: a celestial compass in the desert ant Cataglyphis. Science. 228, 192-194 (1985).
- Warrant, E. J., Dacke, M. Visual navigation in nocturnal Insects. Physiology. 31, 182-192 (2016).
- Taylor, G. J., et al. The dual function of Orchid bee ocelli as revealed by x-ray microtomography. Curr. Biol. 26, 1-6 (2016).
- Hölldobler, B., Wilson, E. O. . The Ants. , (1990).
- Ali, T. M. M., Urbani, C. B., Billen, J. Multiple jumping behaviors in the ant Harpegnathos saltator. Naturwissen. 79, 374-376 (1992).
- Weiser, M. D., Kaspari, M. Ecological morphospace of New World ants. Ecol. Entomol. 31, 131-142 (2006).
- Bulova, S., Purce, K., Khodak, P., Sulger, E., O’Donnell, S. Into the black and back: the ecology of brain investment in Neotropical army ants (Formicidae: Dorylinae). Naturwissen. 103, 3-4 (2016).
- Narendra, A., Reid, S. F., Hemmi, J. M. The twilight zone: ambient light levels trigger activity in primitive ants. Proc. R. Soc. B. 277, 1531-1538 (2010).
- Narendra, A., et al. Caste-specific visual adaptations to distinct daily activity schedules in Australian Myrmecia ants. Proc. R. Soc. B. 278, 1141-1149 (2011).
- Moser, J., et al. Eye size and behaviour of day-and night-flying leafcutting ant alates. J. Zool. 264, 69-75 (2004).
- Stöckl, A. L., Ribi, W. A., Warrant, E. J. Adaptations for nocturnal and diurnal vision in the hawkmoth lamina. J. Comp. Neurol. 524, 160-175 (2016).
- Zeil, J. Sexual dimorphism in the visual system of flies: the compound eyes and neural superposition in Bibionidae (Diptera). J. Comp. Physiol. A. 150, 379-393 (1983).
- Dacke, M., Nordström, P., Scholtz, C. H. Twilight orientation to polarised light in the crepuscular dung beetle Scarabaeus zambesianus. J. Exp. Biol. 206, 1535-1543 (2003).
- Greiner, B., Ribi, W. A., Warrant, E. J. Retinal and optical adaptations for nocturnal vision in the halictid bee Megalopta genalis. Cell Tiss Res. 316, 377-390 (2004).
- Warrant, E. J., et al. Nocturnal vision and landmark orientation in a tropical halictid bee. Curr. Biol. 14, 1309-1318 (2004).
- Lattke, J. E. . Ants Standard Methods for Measuring and Monitoring Biodiversity. , 155-171 (2000).
- Ribi, W. A. . A Handbook in Biological Electron Microscopy. , 1-106 (1987).
- Narendra, A., Ramirez-Esquivel, F., Ribi, W. A. Compound eye and ocellar structure for walking and flying modes of locomotion in the Australian ant, Camponotus consobrinus. Sci. Rep. 6, 22331 (2016).
- Narendra, A., Greiner, B., Ribi, W. A., Zeil, J. Light and dark adaptation mechanisms in the compound eyes of Myrmecia ants that occupy discrete temporal niches. J. Exp. Biol. 219, 2435-2442 (2016).
- Ribi, W. A., Zeil, J. The visual system of the Australian "Redeye" cicada (Psaltoda moerens). Arthr. Struct. Dev. 44, 574-586 (2015).
- Ribi, W. A., Warrant, E. J., Zeil, J. The organization of honeybee ocelli: regional specializations and rhabdom arrangements. Arthr. Struct. Dev. 40, 509-520 (2011).
- Ribi, W. A. Colour receptors in the eye of the digger wasp, Sphex cognatus Smith: evaluation by selective adaptation. Cell Tiss. Res. 195, 471-483 (1978).
- Ribi, W. A. Ultrastructure and migration of screening pigments in the retina of Pieris rapae L. (Lepidoptera, Pieridae). Cell Tiss. Res. 191, 57-73 (1978).
- Lau, T., Gross, E., Meyer-Rochow, V. B. Sexual dimorphism and light/dark adaptation in the compound eyes of male and female Acentria ephemerella (Lepidoptera: Pyraloidea: Crambidae). Eur. J. Entomol. 104, 459-470 (2007).
- Wipfler, B., Pohl, H., Yavorskaya, M. I., Beutel, R. G. A review of methods for analysing insect structures – the role of morphology in the age of phylogenomics. Curr. Opin. Insect Sci. 18, 60-68 (2016).
- Streinzer, M., Brockmann, A., Nagaraja, N., Spaethe, J. Sex and caste-specific variation in compound eye morphology of five honeybee species. PLoS ONE. 8, e57702 (2013).
- Somanathan, H., Warrant, E. J., Borges, R. M., Wallén, R., Kelber, A. Resolution and sensitivity of the eyes of the Asian honeybees Apis florea, Apis cerana and Apis dorsata. J. Exp. Biol. 212, 2448-2453 (2009).
