Wolbachia tem efeitos sutis na preferência térmica em Drosophila melanogaster altamente endogâmica, que variam com o estágio de vida e as condições ambientais

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13792 (2023) Citar este artigo

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As flutuações de temperatura são um desafio para os ectotérmicos que não são capazes de regular a temperatura corporal por meios fisiológicos e, portanto, têm de ajustar o seu ambiente térmico através do comportamento. No entanto, pouco se sabe ainda sobre se os simbiontes microbianos influenciam a preferência térmica (Tp) em ectotérmicos, modulando sua fisiologia. Vários estudos recentes demonstraram efeitos substanciais de infecções por Wolbachia no hospedeiro Tp em diferentes espécies de Drosophila. Estes dados indicam que a direção e a força da variação da preferência térmica são fortemente dependentes dos genótipos do hospedeiro e do simbionte e altamente variáveis entre os estudos. Ao empregar experimentos altamente controlados, investigamos o impacto de vários fatores ambientais, incluindo umidade, qualidade dos alimentos, exposição à luz e configuração experimental que podem influenciar as medições de Tp em moscas adultas de Drosophila melanogaster. Além disso, avaliamos os efeitos da infecção por Wolbachia no Tp de Drosophila em diferentes estágios de desenvolvimento, o que não foi feito antes. Encontramos apenas efeitos sutis da Wolbachia no hospedeiro Tp, que são fortemente afetados pela variação experimental no adulto, mas não durante os estágios da vida juvenil. Nossas análises aprofundadas mostram que a variação ambiental tem uma influência substancial na Tp, o que demonstra a necessidade de um projeto experimental cuidadoso e interpretações cautelosas das medições de Tp, juntamente com uma descrição completa dos métodos e equipamentos utilizados para conduzir estudos comportamentais.

A temperatura modula muitos processos fisiológicos e tem efeitos diretos no desenvolvimento, sobrevivência e reprodução de qualquer organismo1,2. Os ectotérmicos não têm a capacidade de regular a temperatura corporal por meios fisiológicos e são particularmente afetados pela variação de temperatura3. A sua termorregulação é, portanto, frequentemente mediada através do comportamento4 (Stevenson, 1985), pelo que os ectotérmicos tendem a ocupar nichos ambientais próximos das suas condições térmicas ideais para sobreviver e propagar-se. Cada organismo exibe uma preferência térmica (Tp), que é a temperatura corporal preferida ou faixa de temperatura escolhida na ausência de outras restrições ecológicas5. No entanto, as estimativas de Tp não são de forma alguma absolutas, mas podem ser fortemente influenciadas por interações com fatores ecológicos e até mesmo com simbiontes. Os endotérmicos, por exemplo, combatem infecções bacterianas e virais com febre, aumentando fisiologicamente a temperatura corporal fora do ótimo térmico de seus agentes infecciosos. Vários estudos mostram que também os ectotérmicos empregam estratégias comportamentais semelhantes, alterando seu Tp6,7,8,9,10,11. Por exemplo, os grilos procuram ativamente temperaturas mais elevadas quando infectados com a bactéria patogénica Serratia marcescens, que pode ter efeitos fisiológicos semelhantes à febre em resposta a infecções patogénicas12. No entanto, também o comportamento oposto, ou seja, o frio comportamental, foi relatado para organismos poiquilotérmicos como um mecanismo para combater patógenos, por exemplo, em Drosophila13.

Em particular, três estudos recentes investigaram mudanças no comportamento térmico em Drosophila melanogaster infectada com o endossimbionte bacteriano Wolbachia . Dois desses estudos descobriram que, dependendo da variante Wolbachia, as moscas infectadas escolheram temperaturas mais frias do que os indivíduos não infectados14,15. Embora tal resposta comportamental seja provavelmente fortemente influenciada pelas condições ambientais e experimentais e não por um padrão geral, estes resultados podem sugerir que os hospedeiros podem aliviar os efeitos prejudiciais das infecções de alto título, escolhendo temperaturas ambientes fora da faixa fisiológica ideal do simbionte. No entanto, permanece incerto se tais padrões comportamentais são restritos aos adultos ou também são encontrados nas fases da vida juvenil. Encontrar a temperatura ideal para o desenvolvimento é fundamental, uma vez que qualquer perturbação importante durante os estágios juvenis pode diminuir gravemente as chances de sobrevivência e reprodução da imago17. A manipulação da preferência térmica nesta fase da vida do hospedeiro pode, portanto, ser arriscada, mas benéfica para o simbionte microbiano, ao “estabelecer” o seu ambiente térmico no início do desenvolvimento do hospedeiro. No entanto, até onde sabemos, nenhum estudo investigou ainda os efeitos da Wolbachia na Drosophila Tp nas fases da vida juvenil.

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>