Kann ein 3D-gedrucktes Käfermodell die Realität simulieren?

Kann ein 3D-gedrucktes Käfermodell die Realität simulieren?

Eine Gruppe von 3D-gedruckten Käfern, mit denen die Machbarkeit künstlicher Insekten in Paarungsstudien untersucht wurde. Bildnachweis: Huai-Jun Xue, Zoologisches Institut, Chinesische Akademie der Wissenschaften

Bei der Auswahl eines Partners werden Menschen in der Regel von Merkmalen wie Persönlichkeit und gemeinsamen Interessen angezogen. Im Gegensatz dazu neigen Insekten dazu, etwas flach zu sein, da sie einen Partner wählen, der auf dem Aussehen und in einigen Fällen auf den Gerüchen basiert. Ein Beispiel ist der Blattkäfer, der chemische Pheromone produziert, die sich auf ihrer Nagelhaut befinden, oder die Außenfläche des Käfers. Sie verwenden diese “Düfte”, um das Geschlecht des Käfers und den Paarungsstatus zu beurteilen (ob Käfer geschlechtsreif sind oder nicht).

Kari Segraves, Professorin für Biologie an der Hochschule für Künste und Wissenschaften, interessiert sich für die Erforschung der chemischen und visuellen Signale, die zur Partnerauswahl dieser Käfer beitragen. Diese Arbeit ist Teil eines größeren Projekts, das sich mit dem Verständnis der Entstehung neuer Arten befasst. Arten sind per Definition verwandte Organismen, die gemeinsame Merkmale aufweisen und sich kreuzen können. Paarungsstudien sind wichtig, um die Mechanismen zu bestimmen, die zu Fortpflanzungsbarrieren zwischen neu gebildeten Arten führen können.

In der Vergangenheit haben sie und ihre Kollegen während dieser Studien verschiedene Modelle verwendet, darunter tote Frauen und sogar runde Glasperlen. Um eine neue und verbesserte Methode zur Untersuchung dieser Insekten zu finden, hat Segraves kürzlich mit Huai-Jun Xue und Si-Qin Ge vom Institut für Zoologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften zusammengearbeitet, um 3D-gedruckte Käfermodelle zu entwerfen, herzustellen und zu testen, um herauszufinden, ob Sie wären eine praktikable Option, wenn Sie die Partnerwahl bei diesen und möglicherweise anderen Insekten testen würden. Sie glauben, dass diese neuartige Forschung das erste Mal ist, dass 3D-gedruckte Käfer in Paarungstests verwendet wurden.

Laut Segraves haben sie diese Studie entworfen, nachdem sie einige ungewöhnliche Ergebnisse in einem Paarungsexperiment erhalten hatten, das sich auf die chemischen Signale von Blattkäfern konzentrierte. In dieser Studie verwendeten sie tote Käfer als Paarungsmodelle und tauschten die chemischen Signale zwischen den Geschlechtern aus, so dass das männliche Modell nach einem weiblichen und das weibliche Modell nach einem männlichen roch.

Kann ein 3D-gedrucktes Käfermodell die Realität simulieren?

Die Forscher beobachteten männliche Käfer, die sich mit 3D-gedruckten Käfern paaren, und zeigten, dass künstliche Modelle eine praktikable und kostengünstige Methode für Paarungsstudien von Insekten darstellen. Bildnachweis: Yuan Wang

Entgegen ihren Erwartungen stellten sie fest, dass Männer keine Präferenz für weibliche gegenüber männlichen chemischen Signalen hatten. Dies deutete darauf hin, dass der Versuch selbst möglicherweise fehlerhaft war, weil sie gezeigt hatten, dass die Käfer in einem anderen Experiment, bei dem chemisch unveränderte tote Käfermodelle verwendet wurden, immer Frauen bevorzugten. Sie waren besorgt, dass mehr Chemikalien freigesetzt würden, nachdem sie die toten Modelle gewaschen hatten, und dass dies die Ergebnisse veränderte.

“Wir dachten, es wäre eine gute Idee, 3D-gedruckte Modelle anstelle von toten Frauen zu verwenden, da der im 3D-Druck verwendete Kunststoff keine Chemikalien enthält, die von den Käfern als Paarungssignale verwechselt würden”, sagt Segraves. Sie und andere Forscher der Chinesischen Akademie der Wissenschaften führten die Planung und Gestaltung der Arbeiten durch, und die 3D-Käfer wurden im Labor von Huai-Jun Xue in China hergestellt und getestet.

“In der Studie haben wir erfahren, dass die 3D-Modelle funktionieren und effektiver sind als Modelle, die nicht wie Käfer geformt sind, wie z. B. Glasperlen”, bemerkt Segraves. Ein weiteres interessantes Ergebnis ergab, dass Männer bei der Partnerauswahl Farbe verwenden, da Männer, die an schwarzen und weißen 3D-Modellen getestet wurden, alle die schwarzen Modelle auswählten.

Am Ende stellten die Forscher fest, dass sich die Käfer bei gegebener Option für das Original gegenüber dem 3D-Gegenstück entscheiden. Als Männern tote Frauen mit den erneut angelegten chemischen Signalen angeboten wurden, bevorzugten Männer tote Frauen gegenüber schwarzen 3D-Modellen, die mit dem weiblichen Geruch beschichtet waren. Segraves sagt jedoch, dass dies zu erwarten ist, da es wahrscheinlich andere Arten von Signalen gibt, die durch 3D-Druck nicht repliziert werden können, wie z. B. taktile Signale.

Ihre Ergebnisse zeigen, dass 3D-gedruckte Modelle in Abwesenheit eines toten weiblichen Käfers eine praktikable und kostengünstige Methode für Paarungsstudien von Insekten darstellen können. Segraves ist der Ansicht, dass Forscher, die Käfer und andere ähnliche Insekten untersuchen, künftig eine Kombination von Modellen verwenden sollten. Während tote Frauen am realistischsten sind, ermöglichen die 3D-gedruckten Modelle Wissenschaftlern, die in einem bestimmten Experiment vorhandenen Chemikalien genauer zu kontrollieren.


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Mehr Informationen:
Yuan Wang et al., 3D-gedruckte Insektenmodelle bieten eine praktikable Methode zur Paarung von Chrysomelidkäfern. Chemoökologie (2021). DOI: 10.1007 / s00049-021-00345-5

Bereitgestellt von der Syracuse University

Zitat: Kann ein 3D-gedrucktes Käfermodell die Realität simulieren? (2021, 8. April) abgerufen am 9. April 2021 von https://phys.org/news/2021-04-3d-beetle-simulate-real.html

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