Un metodo per testare l 'effetto dei segnali ambientali sul comportamento di accoppiamento in<em> Drosophila melanogaster</em

I comportamenti riproduttivi hanno generalmente elevati costi energetici, soprattutto per le femmine, che producono gameti più grandi rispetto ai maschi e devono scegliere con cura le condizioni per aumentare la loro prole in via di sviluppo. A causa del costo energetico, non sorprende che la riproduzione sia connessa alle condizioni nutrizionali. Questo è vero nella maggior parte, se non in tutti, animali compresi i mammiferi, la cui pubertà può essere ritardata dalla malnutrizione e il cui comportamento sessuale può essere influenzato negativamente dalla restrizione alimentare ¹ .

La riproduzione dell'organismo del modello genetico Drosophila melanogaster è anche influenzata da condizioni nutrizionali. La corte dei maschi a livello più elevato in presenza di volatili alimentari ² e le femmine sono più ricettive sessualmente in presenza di lieviti, un importante nutrimento per la produzione di uova e la sopravvivenza dei figli ^{3 , 4 , 5} . QuestoLa risposta riproduttiva evoluzionistica riposta all'alimentazione offre l'opportunità di studiare meccanismi che connettono la disponibilità di cibo ambientale alla riproduzione sessuale in un organismo geneticamente tractable e time-efficient. Infatti, il lavoro in D. melanogaster ha implicato il percorso dell'insulina come un importante regolatore della connessione tra il comportamento alimentare e l'accoppiamento ⁶ . Ha anche dimostrato che l'atto di accoppiamento modifica la preferenza alimentare delle femmine nonché i neuroni chemiosensori associati ^{7 , 8 , 9} .

È chiaro che le indicazioni alimentari influenzano i comportamenti riproduttivi in D. melanogaster . Questi effetti sembrano interessare principalmente le femmine, in particolare quelle che hanno già maturato ⁵ . Tuttavia, per testare questi effetti acuti delle condizioni ambientali, il dosaggio classico utilizzato per il comportamento femminile di accoppiamento potrebbeNon essere molto adatto a causa delle lunghe interruzioni tra gli episodi di accoppiamento. Nel classico test di rimozione, una femmina vergine prima si collega con un maschio e viene immediatamente isolata e presentata con un nuovo maschio 24-48 h più tardi. Questo saggio classico è stato usato con grande successo per identificare componenti dell'eiaculato maschile che modificano il comportamento femminile e la risposta femminile ^{12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 , 18} . Il test di accoppiamento continuo dimostrato qui è quindi un'aggiunta a saggi classici di accoppiamento che possono essere utilizzati per studiare l'effetto acuto delle condizioni ambientali sui comportamenti riproduttivi.

Utilizzando il dosaggio continuo per il comportamento di accoppiamento che viene spiegato qui, abbiamo precedentemente mostrato che una coppia di mosche esposte al lievito rimateràSempre in un periodo di osservazione di 24 ore ^{5 , 19 , 20 , 21} , mentre mosche non esposte al cibo rimarrà solo una volta ⁵ . Questa scoperta può essere sconcertante alla luce di una grande parte della letteratura D. melanogaster che indica che le femmine non si ritraggono per diversi giorni dopo un accoppiamento iniziale (riveduto nei riferimenti ^{10 , 11} ). Tuttavia, questa discrepanza può essere facilmente spiegata da condizioni di analisi, in cui una femmina è isolata per uno a diversi giorni prima di fornire una nuova opportunità di accoppiamento. Se la coppia non si accoppia in questo periodo di osservazione, la donna è caratterizzata come non ricettivo. Inoltre, la frequenza di accoppiamento elevato non dovrebbe sorprendere, dato che i dati provenienti da mosche selvatiche mostrano che le femmine contengono spermatozoi da 4 a 6 maschi nei loro organi di stoccaggio; Così inDicating che le femmine naturalmente rimane diverse volte ^{22 , 23} .

Qui dimostriamo l'uso di questo saggio di accoppiamento continuo per scoprire come le mosche raccolgono e combinano informazioni sulle condizioni ambientali per modulare la frequenza di accoppiamento. Questo test consente di testare un numero relativamente elevato di coppie di maternità per studi genetici e di verificare l'influenza dei segnali ambientali volatili e non volatili. Il dosaggio viene tipicamente eseguito per 24 h, ma può essere esteso a 48 h, consentendo la sperimentazione di segnali ambientali di ciclo come il ciclo scuro (LD). Ci dimostriamo questo test verificando l'influenza dei segnali volatili da una coltura di lieviti all'interno di un sistema di aria pressurata in combinazione con la disponibilità di nutrienti di lievito non volatili nel substrato alimentare.

L'impianto a pressione pressurizzata pompava continuamente segnali volatili in un'arena di accoppiamento che contengonoSubstrato alimentare e una coppia di test (il cui comportamento di accoppiamento è monitorato). Per determinare ulteriormente le specificità attraverso le quali il lievito influenza l'accoppiamento, si prova un importante composto volatile di lievito, cioè acido acetico ²⁴ , in combinazione con un contenuto di amminoacidi che corrisponde a quello del lievito nel substrato alimentare, sotto forma di peptone (amino Acidi derivati ​​dalla digestione enzimatica delle proteine ​​animali). Insieme questi esperimenti dimostrano come l'effetto dei segnali ambientali sul comportamento di accoppiamento di D. melanogaster possa essere testato con questo saggio.