Wolbachia оказывает незначительное влияние на температурные предпочтения у высокоинбредных Drosophila melanogaster, которые варьируются в зависимости от стадии жизни и условий окружающей среды.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 13792 (2023) Цитировать эту статью

273 Доступа

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Колебания температуры представляют собой проблему для эктотермных животных, которые не способны регулировать температуру тела физиологическими средствами и поэтому вынуждены корректировать свою тепловую среду посредством поведения. Однако пока мало что известно о том, влияют ли микробные симбионты на тепловые предпочтения (Tp) у эктотермных животных, модулируя их физиологию. Несколько недавних исследований продемонстрировали существенное влияние инфекций Wolbachia на Tp хозяина у различных видов дрозофил. Эти данные показывают, что направление и сила вариаций тепловых предпочтений сильно зависят от генотипов хозяина и симбионта и сильно варьируют в разных исследованиях. Используя строго контролируемые эксперименты, мы исследовали влияние нескольких факторов окружающей среды, включая влажность, качество пищи, освещенность и экспериментальную установку, которые могут влиять на измерения Tp у взрослых мух Drosophila melanogaster. Кроме того, мы оценили влияние инфекции Wolbachia на Тп дрозофилы на разных стадиях развития, чего ранее не делалось. Мы обнаруживаем лишь незначительные эффекты Wolbachia на Tp хозяина, на которые сильно влияют экспериментальные вариации у взрослых, но не на ювенильных стадиях жизни. Наш углубленный анализ показывает, что изменения окружающей среды оказывают существенное влияние на Tp, что демонстрирует необходимость тщательного планирования эксперимента и осторожной интерпретации измерений Tp, а также тщательного описания методов и оборудования, используемых для проведения поведенческих исследований.

Температура модулирует многие физиологические процессы и оказывает прямое влияние на развитие, выживание и размножение любого организма1,2. Эктотермные животные не способны регулировать температуру своего тела физиологическими средствами, и на них особенно влияют колебания температуры3. Таким образом, их терморегуляция часто опосредована поведением4 (Стивенсон, 1985), поэтому эктотермные животные имеют тенденцию занимать экологические ниши, близкие к их оптимальным тепловым условиям, чтобы выжить и размножиться. Каждый организм обладает тепловым предпочтением (Tp), которое представляет собой предпочтительную температуру тела или температурный диапазон, выбранный при отсутствии других экологических ограничений5. Однако оценки Tp ни в коем случае не являются абсолютными, а могут сильно зависеть от взаимодействия с экологическими факторами и даже с симбионтами. Эндотермные животные, например, борются с бактериальными и вирусными инфекциями с лихорадкой, физиологически повышая температуру своего тела за пределами термического оптимума их инфекционных агентов. Некоторые исследования показывают, что эктотермные животные используют аналогичные поведенческие стратегии, изменяя свои Tp6,7,8,9,10,11. Например, сверчки активно стремятся к более высоким температурам при заражении патогенной бактерией Serratia marcescens, что может иметь физиологические эффекты, подобные лихорадке, в ответ на патогенные инфекции12. Однако для пойкилотермных организмов сообщалось и об обратном поведении, т. е. поведенческом похолодании, как механизме борьбы с патогенами, например, у дрозофилы13.

В частности, в трёх недавних исследованиях изучались изменения термического поведения у Drosophila melanogaster, инфицированных бактериальным эндосимбионтом Wolbachia14,15,16. Два из этих исследований показали, что, в зависимости от варианта Wolbachia, инфицированные мухи предпочитают более низкие температуры, чем неинфицированные особи14,15. Хотя такая поведенческая реакция, вероятно, сильно зависит от окружающей среды и условий эксперимента, а не от общей закономерности16, эти результаты могут свидетельствовать о том, что хозяева могут смягчать пагубные последствия инфекций с высоким титром, выбирая температуру окружающей среды за пределами оптимального физиологического диапазона симбионта. Однако остается неясным, свойственны ли такие поведенческие модели только взрослым или же они встречаются и на юношеских этапах жизни. Поиск оптимальной температуры для развития имеет решающее значение, поскольку любое серьезное нарушение на ювенильных стадиях может серьезно снизить шансы на выживание и размножение имаго17. Таким образом, манипулирование тепловыми предпочтениями на этой стадии жизни хозяина может быть рискованным, но полезным для микробного симбионта, поскольку «настраивает» его тепловую среду на ранних стадиях развития хозяина. Однако, насколько нам известно, ни одно исследование еще не изучало влияние Wolbachia на Tp дрозофилы на ювенильных стадиях жизни.

0.05; Table S2), which is in stark contrast to substantial Tp differences (2–4 °C) among variants previously described by Truitt et al.14. Thus, despite using a similar design for the thermal gradient device as in Truitt et al.14, we were not able to reproduce the previously obtained results. Keeping the lines in the lab for 4–5 years with high inbreeding prior to the repeated thermal gradient assays might have potentially influenced the results through mutation accumulation, titer reduction or other unknown genetic factors47. Moreover, differences in the environmental conditions during our experiment and the experiments in Truitt et al.14 may strongly confound thermal behavior. For example, the experiments in Truitt et al.14 were neither controlled for light cues nor for the effects of humidity nor ambient temperature variation. While the experiments in Arnold et al.15 were carried out in complete darkness, these assays were also neither controlled for humidity variation nor ambient temperature variation. Such environmental factors may have a strong influence on behavior during experimental assays, which could potentially overwhelm subtle variation in thermal preference./p>