Varianti Comportamentali nei Pesci Medaka Rivelate
La ricerca svela come genetica e ambiente influenzano la spavalderia e la timidezza nei pesci medaka.
Felix Loosli, S. Pierotti, I. Brettell, T. Fitzgerald, C. Herder, N. Aadepu, C. Pylatiuk, J. Wittbrodt, E. Birney
― 7 leggere min
Indice
- Il Ruolo dei Gruppi Sociali
- Audacia e Timidezza negli Animali
- Misurare l'Audacia
- Test del Campo Aperto
- Test dell'Oggetto Nuovo
- Effetti dell'Ambiente sul Comportamento
- Influenza Genetica sul Comportamento
- Studio dei Pesci Medaka
- La Configurazione Sperimentale
- Manutenzione dei Pesci
- Procedura di Assay
- Raccolta Dati
- Monitoraggio dei Movimenti dei Pesci
- Modelli di Markov Nascosti
- Effetti delle Covariate Ambientali
- Osservare Differenze nel Comportamento
- Influenza Sociale sul Comportamento
- Effetti Genetici Diretti e Sociali
- Stati di Audacia e Timidezza
- Conclusione
- Fonte originale
- Link di riferimento
Gli animali si comportano in modi che li aiutano a procurarsi cibo, trovare compagni e rimanere al sicuro dai predatori. Questo significa che devono bilanciare i premi che vogliono con i rischi che affrontano. Ad esempio, se un animale è troppo audace, potrebbe essere mangiato, mentre se è troppo timido, potrebbe perdere l'occasione di trovare cibo o partner. Molti animali mostrano comportamenti complessi che li aiutano a gestire questi compromessi.
Il Ruolo dei Gruppi Sociali
Gli animali che vivono in gruppi possono imparare gli uni dagli altri. Possono osservare le azioni dei loro simili e adattare i propri comportamenti in base a ciò che vedono. Questo può migliorare le possibilità complessive del gruppo di individuare i predatori e può posizionare gli individui più vicino agli altri per opportunità di accoppiamento. Le interazioni sociali sono importanti per la sopravvivenza e la riproduzione di molte specie.
Audacia e Timidezza negli Animali
Un'area chiave di variazione comportamentale è lo spettro audacia-timidezza. Gli animali audaci tendono a correre più rischi, mentre quelli timidi sono più cauti. Questa variazione può avere un vero impatto sulla sopravvivenza, influenzando come gli animali interagiscono con l'ambiente. Nel tempo, la selezione naturale può favorire certi comportamenti in base a come influenzano la sopravvivenza e la riproduzione.
L'audacia e la timidezza sono anche influenzate dalla genetica. Alcuni animali ereditano tendenze verso comportamenti audaci o timidi, ma queste caratteristiche possono anche cambiare in base alle esperienze e all'ambiente di un animale.
Misurare l'Audacia
Gli scienziati usano diversi metodi per misurare quanto un animale sia audace o timido. Due test comuni sono il test del campo aperto e il test dell'oggetto nuovo.
Test del Campo Aperto
Nel test del campo aperto, gli scienziati osservano gli animali in un nuovo ambiente. Ad esempio, una rana o un topo possono essere messi in uno spazio sconosciuto, e i loro movimenti vengono monitorati. In generale, gli animali audaci esploreranno di più, mentre quelli timidi saranno più fermi e cauti.
Test dell'Oggetto Nuovo
Nel test dell'oggetto nuovo, un oggetto sconosciuto viene aggiunto all'ambiente dell'animale. I ricercatori osservano come reagiscono gli animali. Alcune specie, come gli uccelli e i pesci, sono state studiate usando questo metodo. Simile al test del campo aperto, gli animali timidi tendono ad evitare il nuovo oggetto, mentre gli animali audaci si avvicinano.
Entrambi i test aiutano i ricercatori a capire come gli animali si adattano a nuove sfide e situazioni, fornendo informazioni sui loro schemi comportamentali complessivi.
Comportamento
Effetti dell'Ambiente sulIl comportamento di un animale può essere influenzato dall'ambiente circostante. Sia l'ambiente fisico che quello sociale influenzano come si comportano gli animali. Studi hanno dimostrato che le reti sociali giocano un ruolo cruciale nella formazione delle caratteristiche comportamentali. Questo è stato esplorato in molte specie, tra cui mammiferi e pesci.
Influenza Genetica sul Comportamento
La genetica gioca anche un ruolo significativo nel comportamento degli animali. Variazioni nei geni possono portare a differenze nei tratti comportamentali, comprese quelle relative all'audacia e alla timidezza. Le interazioni tra animali all'interno dello stesso gruppo sociale possono anche essere influenzate da differenze genetiche, che i ricercatori chiamano effetti genetici indiretti.
Studio dei Pesci Medaka
Il pesce medaka, un piccolo pesce d'acqua dolce, è un modello ben consolidato per studiare il comportamento. Questo pesce è facile da allevare in laboratorio, ha un patrimonio genetico relativamente semplice e i ricercatori hanno accumulato molte conoscenze sulla sua genetica e comportamenti. I pesci medaka sono animali sociali che possono essere utilizzati per studiare come le interazioni sociali influenzano il comportamento.
I ricercatori volevano usare una combinazione dei test del campo aperto e dell'oggetto nuovo per studiare audacia e timidezza in diversi ceppi di pesci medaka. Volevano capire non solo come la genetica influenzasse il comportamento, ma anche come il comportamento di un pesce potesse cambiare in risposta alla presenza di un altro pesce.
La Configurazione Sperimentale
I ricercatori hanno condotto i loro esperimenti con diversi ceppi di pesci medaka, categorizzandoli in base alle loro origini geografiche in Giappone. Lo studio ha coinvolto l'esame di coppie di pesci in un ambiente controllato per valutare come si comportassero in relazione l'uno all'altro.
Manutenzione dei Pesci
I pesci sono stati tenuti in vasche chiuse sotto specifiche condizioni di luce e temperatura. La loro cura seguiva linee guida per garantire un trattamento etico. I pesci sono stati selezionati casualmente per gli esperimenti per evitare risultati distorti.
Procedura di Assay
I ricercatori hanno utilizzato una vasca di acrilico divisa in sezioni per osservare più coppie di pesci contemporaneamente. I movimenti dei pesci sono stati registrati in video per analizzare il loro comportamento durante sia il test del campo aperto che il test dell'oggetto nuovo.
Raccolta Dati
I ricercatori hanno raccolto dati in due fasi: prima, permettendo ai pesci di nuotare liberamente nel campo aperto, e poi introducendo un oggetto nuovo. Ogni interazione tra pesci è stata monitorata per raccogliere informazioni su come si muovevano e reagivano.
Monitoraggio dei Movimenti dei Pesci
Per raccogliere dati sui movimenti dei pesci, i ricercatori hanno utilizzato un software di tracciamento video. Questo software li ha aiutati ad analizzare quanto lontano nuotavano i pesci, la loro velocità e i modelli nei loro movimenti.
Modelli di Markov Nascosti
I ricercatori hanno applicato un metodo statistico chiamato modelli di Markov nascosti per classificare i diversi stati del comportamento dei pesci basati sui loro dati di movimento. Questo metodo ha aiutato a capire quanto spesso i pesci mostravano certi comportamenti e come questi comportamenti variavano tra diversi ceppi.
Effetti delle Covariate Ambientali
Diversi fattori possono influenzare il comportamento dei pesci durante gli esperimenti. I ricercatori hanno tenuto conto di variabili come la data del test, il quadrante specifico della vasca utilizzata e quale lato della vasca veniva osservato. L'obiettivo era assicurarsi che i comportamenti osservati fossero dovuti alle condizioni del test e non a fattori non correlati.
Osservare Differenze nel Comportamento
I risultati hanno indicato che diversi ceppi di pesci medaka trascorrevano quantità variabili di tempo in certi stati, riflettendo differenze nel comportamento. In generale, i ceppi meridionali di medaka mostravano comportamenti più cauti rispetto ai ceppi settentrionali, che apparivano più attivi.
Influenza Sociale sul Comportamento
Lo studio ha anche esaminato come il comportamento di un pesce cambiasse a seconda del ceppo del suo partner nella vasca. I risultati hanno suggerito che mentre la genetica giocava un ruolo maggiore nel comportamento individuale, la presenza di un certo ceppo poteva influenzare le azioni di un partner in una certa misura.
Effetti Genetici Diretti e Sociali
La ricerca ha distinto tra gli effetti genetici diretti (come si comportava il pesce basandosi puramente sulla propria genetica) e gli effetti genetici sociali (come la presenza dei geni di un altro pesce potesse impattare il comportamento).
Stati di Audacia e Timidezza
Durante i test, i ricercatori potevano classificare i comportamenti dei pesci in diversi stati, che andavano da movimenti molto lenti, indicando cautela, a movimenti rapidi, suggerendo audacia. Hanno scoperto che i ceppi settentrionali erano meno timidi e più propensi ad esplorare rispetto ai ceppi meridionali, specialmente all'inizio delle prove.
Conclusione
Questa ricerca fornisce informazioni preziose su come la genetica e i fattori ambientali plasmino il comportamento nei pesci medaka. Comprendendo audacia e timidezza attraverso sia Influenze genetiche dirette che dinamiche sociali, lo studio apre potenziali per future esplorazioni nel campo.
Il metodo utilizzato in questo studio, che combina saggi comportamentali con software di tracciamento e modelli analitici, può essere ampliato per studiare più ceppi e un'ampia gamma di comportamenti. Questo potrebbe portare a una comprensione più profonda delle questioni biologiche relative al comportamento animale e all'interazione tra genetica e influenze sociali.
I ricercatori sperano che studi futuri chiariranno ulteriormente come diversi fattori contribuiscono ai comportamenti nelle creature sociali, fornendo una base per comprendere l'evoluzione di queste caratteristiche nel regno animale.
Titolo: Measurement and classification of bold-shy behaviours in medaka fish
Estratto: MotivationBoldness-shyness is considered a fundamental axis of behavioural variation in humans and other species, with obvious adaptive causes and evolutionary implications. Besides an individuals own genetics, this phenotype is also affected by the genetic makeup of peers in the individuals social environment. To identify genetic determinants of variation along the bold-shy behavioural axis, a reliable experimental and analytical setup able to highlight direct and indirect genetic effects is needed. ResultsWe describe a custom assay designed to detect bold-shy behaviours in medaka fish, combining an open-field and novel-object component. We use this assay to explore direct and social genetic effects on the behaviours of 307 pairs of fish from five inbred medaka strains. Applying a Hidden Markov Model (HMM) to classify behavioural modes, we find that direct genetic effects influence the proportions of time the five strains spent in slow-moving states, explaining up to 29.7% of the variance in time spent in those states. We also found that an individuals behaviour is influenced by the genetics of its tank partner, explaining up to 8.64% of the variance in the time spent in slow-moving states. Our behavioural assay in combination with the HMM analysis is applicable to follow-up genetic linkage studies of genetic variants involved in direct behavioural effects and indirect social genetic effects. A suitable genetic resource for such studies, the Medaka Inbred Kiyosu-Karlsruhe panel (MIKK) has recently been established.
Autori: Felix Loosli, S. Pierotti, I. Brettell, T. Fitzgerald, C. Herder, N. Aadepu, C. Pylatiuk, J. Wittbrodt, E. Birney
Ultimo aggiornamento: 2024-10-20 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.18.618696
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.18.618696.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.