Zur Analyse der Wirkung von Lichtpulsen auf das Schlüpfen von Drosophila pseudoobscura

Summary

In a culture of Drosophila pseudoobscura, grown in continuous darkness and constant temperature (20° C) a light pulse of 5 min induces a circadian rhythmicity of eclosion. The position of the resulting peaks is compared with the peaks of the following two experimental conditions:

a) Culturing of the flies in continuous darkness, followed by a transfer to continuous light (“light on-step”) and b) culturing of flies in continuous light and transfer to continuous darkness (“light off-step”).

From the results obtained the following conclusions are drawn:

• 1. The position of the peaks induced by a single light pulse is not the result of a superposition of the eclosion of two populations, one of which using the “light on-step”, the other one using the “light off-step” of the light pulse for the induction of its eclosion rhythm.

• 2. The position is the result of an interaction of “light on” and “light off” —signals in the individual Drosophila, since the eclosion peaks occur between the eclosion peaks induced by a “light on-step” and the eclosion peaks induced by a “light off-step”.

An interaction of “light on” — and “light off” — effects may also explain results of experiments in which a second light pulse was given at certain intervals after the first one. A third light pulse can be given in such a way that it increases the effect either the first or the second pulse. The interaction of “light on” — and “light off” — signals seems also to be responsible for the position of eclosion peaks in more complicated light programms such as the on used for estimating the phase response curve of Drosophila pseudoobscura (Pittendrigh and Minis, 1964).

Zusammenfassung

• 1. Bin 5minütiger Lichtpuls induziert in Dauerdunkel-Kulturen von Drosophila pseudoobscura eine circadiane Schlüpfrhythmik. Ihre Maxima liegen zwischen solchen Maxima, die man erhält, wenn statt eines Lichtpulses nur die Stufe „Licht-An“ oder die Stufe „Licht-Aus“ gegeben wird.

• 2. Folgt auf den ersten Lichtpuls ein zweiter mit verschiedenem Abstand zum ersten, so werden die Schlüpfmaxima im Vergleich zu denen nach einem Lichtpuls charakteristisch verschoben. Ihre Lage wird durch die Anund Aus-Maxima beider Lichtpulse bestimmt.

• 3. Wird ein dritter Lichtpuls so gegeben, daß die aufgrund seiner An- und Aus-Stufen zu erwartenden Maxima entweder die des ersten oder zweiten Pulses verstärken, so ergeben sich Verschiebungen in der erwarteten Richtung.

• 4. Aus der Lage der nach den Lichtpulsen erwarteten Anund Aus-Maxima läßt sich für die Lage des Schlüpfmaximums, das durch 2 oder 3 Lichtpulse induziert wird, ein theoretischer Wert berechnen. Dieser ist von den experimentell ermittelten signifikant verschieden. Die Abweichungen lassen Rückschlüsse zu, welche der im Belichtungsprogramm enthaltenen An- und Aus-Maxima zur Wir-kung kamen.

• 5. Die Schlüpfverteilungen nach Lichtpulsen lassen sich nicht als Superposition zweier Populationsgruppen erklären, die sich nach Licht-An oder nach Licht-Aus richten. Vielmehr müssen sie durch das Zusammenwirken eines An- und eines Aus-Effektes in den Einzeltieren zustande kommen. Das kann auf der Basis von Oscillatoren verstanden werden.

• 6. Auch die Lage der Schlüpfmaxima, welche durch einen LD-Wechsel 12∶12 Std und Störlicht im anschließenden DD induziert werden (klassische Response-Kurve nach Pittendrigh), läßt sich durch das Zusammenwirken bestimmter An- und Aus-Maxima erklären (Abb. 6).