How early life experience shapes mate preference in female mice

• Author(s): Dias, António José da Silva, 1990-
• Date: 2013
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/9917
• Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
• Subject(s): Acasalamento; Reprodução; Comportamento animal; Olfacto; Teses de mestrado - 2013
• Document Type: Master thesis
• Language: English
• Advisor(s): Lima, Susana; Magalhães, Sara
• Contributor(s): Repositório da Universidade de Lisboa

Description

Tese de mestrado. Biologia (Biologia Evolutiva e do Desenvolvimento). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013

Mate choice is an evolutionary process with a profound impact in species morphology, behavioural displays and overall success. We are interested in understanding the proximate mechanisms underlying the assortative mate choice exhibited by Mus musculus musculus females when given a choice between a male of their own subspecies and a male from the closely related subspecies, Mus musculus domesticus. Previous results from our laboratory suggest that this assortative preference is modulated by early life experience. Because mice rely primarily on olfactory cues for communication, our hypothesis is that M. m. musculus females are using an olfactory imprinting process in early life to establish their mating preferences. To understand which cues are important for this learning, we manipulated different elements of the mice’s social context within the first weeks of life, such as the presence of the father. We also used classical conditioning with artificial odours to alter the olfactory experience of M. m. musculus females during post-natal development. We found the father’s presence during M. m. musculus female’s upbringing to be irrelevant in the establishment of the female’s assortative preferences. Moreover, the early olfactory experience also seems to have no influence in the establishment of these preferences.

Darwin baseou a sua teoria da evolução em duas formas de selecção. A primeira, selecção natural, refere-se à sobrevivência das espécies melhor adaptadas (Darwin, 1859). A segunda refere-se à luta para encontrar parceiros sexuais, sendo conhecida como selecção sexual (Darwin, 1871). Esta pode ser intrasexual, onde indivíduos de um sexo (normalmente os machos) lutam para ter acesso a parceiros sexuais, ou intersexual, onde as preferências de acasalamento das fêmeas, combinadas com competição entre os machos para atrair as fêmeas, determinam o sucesso de cada indivíduo. Zonas híbridas são locais ideias para estudar selecção sexual e o seu papel na manutenção da identidade das espécies. Acasalamento selectivo, um tipo particular de selecção sexual onde os indivíduos preferem acasalar com parceiros que são fenotipicamente semelhantes, é um tipo comum de barreira pré-zigótica em zonas híbridas (Majerus, 1986; Shurtliff, 2011). Em mamíferos, uma das primeiras zonas híbridas a estudada foi a do murganho (Mus musculus), ocupada por duas subespécies, Mus musculus musculus e Mus musculus domesticus. Estas duas subespécies têm origem numa população ancestral do continente Indiano (Boursot, 1993) que divergiu em alopatria acompanhando a migração do homem, o desenvolvimento agrícola e a abertura de novos nichos ecológicos (Auffray, 1990). A subespécie musculus colonizou a Europa Oriental e o Norte Asiático, enquanto a subespécie domesticus ocupou a baía do Mediterrâneo e a Europa Ocidental, o que levou a um contacto secundário e à formação de uma zona híbrida que vai desde a Dinamarca até à Bulgária (Boursot, 1993). Pensa-se que várias barreiras pré e pós-zigóticas contribuem para o baixo fluxo genético entre estas duas subespécies, uma delas sendo a forte selecção contra híbridos, evidenciada pela esterilidade (Forejt, 1996), aumento da carga parasítica (Moulia, 1991, 1993) e reduzida introgressão nos genes localizados nos cromossomas sexuais, dos híbridos. Para além da selecção contra os híbridos, as fêmeas da subespécie musculus exibem uma forte preferência sexual por machos da sua própria subespécie (Baudoin, 1998). Tal como em vários roedores, existem evidências de que as fêmeas musculus utilizam informação da urina e saliva dos machos para discriminar entre diferentes subespécies (Laukaitis, 1997; Ganem, 2001) e assim escolher um parceiro sexual. Esta preferência sexual parece ter evoluído no seio da zona híbrida e não durante a divergência em alopatria das duas subespécies, uma vez que a preferência sexual das fêmeas musculus é significativamente mais forte na zona de contacto entre as duas subespécies, do que em populações alopátricas (Smadja & Ganem, 2005). No nosso laboratório, estamos interessados em perceber os mecanismos subjacentes às preferências sexuais das fêmeas musculus, especificamente, como é que a informação de múltiplos machos é processada para além da periferia, e também como é que experiência prévia e o estado interno das fêmeas influencia a sua decisão. Para responder a estas questões, nós estabelecemos um paradigma comportamental que simula a escolha natural das fêmeas na natureza entre os machos musculus e domesticus (Lima, 2013). Com este paradigma mostrámos que somos capazes de reproduzir, em condições controladas de laboratório, a preferência clássica exibida pelas fêmeas musculus por machos da sua própria subespécie. Esta preferência é evidenciada tanto em situações de contacto total, em que é permitido às fêmeas escolher com que machos preferem acasalar, como em situações de contacto limitado, onde apenas contacto entre os focinhos do macho e da fêmea é permitido. Outro conjunto de experiências no nosso laboratório mostrou que as preferências sexuais das fêmeas musculus são altamente dependentes do ambiente em que estas fêmeas são criadas, uma vez que fêmeas criadas numa família da subespécie domesticus perdem a sua preferência natural por machos musculus (Lima, não publicado). O sistema olfactivo, a principal forma de comunicação em roedores, sobretudo em recém-nascidos, é provavelmente muito importante neste processo. Com base nestes resultados desenvolvemos uma hipótese de que as fêmeas estariam a aprender através dos cheiros presentes no ambiente pós-natal quais os machos com que deve acasalar em idade adulta. Para isso, manipulámos vários elementos do contexto social das fêmeas durante as suas primeiras semanas de vida, como por exemplo a presença do pai. Empregámos também técnicas de condicionamento olfativo, utilizando odores artificias para alterar a experiência olfactiva das fêmeas musculus durante as suas primeiras semanas de vida. Vários elementos do ambiente pós-natal podem fornecer informação às fêmeas sobre com que machos acasalar em idade adulta. Resultados deste projecto mostram que a presença do pai no ambiente pós-natal não é necessária para que as fêmeas aprendam com que machos devem acasalar. Tanto fêmeas criadas com ou sem pai mostram uma forte preferência por machos da subespécie musculus. Estes resultados podem ser explicados se o pai não tiver qualquer papel na aprendizagem das preferências sexuais das fêmeas. Por outro lado, sendo esta preferência um elemento crucial para a manutenção do isolamento entre as duas subespécies, é possível que a aprendizagem seja de tal forma robusta que mesmo que as fêmeas utilizem informação proveniente do pai, consigam na sua ausência utilizar outras fontes de informação, como a mãe ou os irmãos. Para investigar os efeitos da experiência olfactiva das fêmeas musculus na aprendizagem das suas preferências sexuais, utilizámos odores artificiais e condicionamento clássico para manipular a experiência pós-natal das fêmeas. Começámos por utilizar citronela, um odor a limão, para alterar o cheiro do ninho durante o desenvolvimento das fêmeas. A nossa previsão era que as fêmeas expostas a citronela mostrassem uma preferência por este odor em idade adulta. No entanto, não encontrámos diferenças significativas no comportamento das fêmeas condicionadas e não-condicionadas com citronela. Na realidade, os primeiros conjuntos de experiências sugeriram que este odor poderia ser aversivo para as fêmeas, algo que viemos mais tarde a confirmar. Uma vez que as experiências com citronela não nos permitiram testar a nossa hipótese acerca da importância das experiência olfactivas no desenvolvimento das preferências sexuais de fêmeas musculus, decidimos alterar a sua experiência olfactiva alterando o cheiro, não do ninho, mas da mãe. Para isso utilizámos outro par de odores, alho e baunilha, que foram pintados dia sim, dia não nos mamilos e área genital das mães. Começámos por testar o comportamento de fêmeas musculus, não condicionadas, em relação a estes dois odores, sem qualquer macho. Descobrimos que as fêmeas musculus têm uma aversão ao odor de alho e exibem uma resposta de neutralidade, ou ligeira atracção, para a baunilha. Em fêmeas criadas por mães que cheiravam a baunilha, não encontrámos um efeito significativo da nossa manipulação, uma vez que tanto fêmeas criadas com mães não manipuladas como fêmeas criadas com mães pintadas com baunilha, não mostram uma maior atracção por machos perfumados com baunilha. Estes resultados mostram que o nosso protocolo de condicionamento foi ineficaz em alterar as preferências sexuais das fêmeas. Em conclusão, este estudo trouxe mais informação sobre o papel de experiência prévia na escolha de um parceiro sexual. Testámos diferentes protocolos de condicionamento olfactivo e avaliámos a importância do pai no desenvolvimento das preferências sexuais de fêmeas musculus. Os resultados aqui apresentados levantam também importantes questões que será importante responder no futuro. Isto permitir-nos-á aprender mais acerca dos mecanismos neuronais por detrás das preferências das fêmeas musculus.