The color discrimination can confer survival advantages by helping animals to find nutritious food and shelter and to avoid predator. Zebrafish as a social species, data on innate color preference in shoals remain controversial and there are limited data for this organism. Here we showed that, when given a choice among two color combinations (R-Y, R-G, Y-G, B-G, B-R, B-Y), shoals of zebrafish exhibited a complex pattern of color preference and the order of RYGB preference was R>Y>G, B>G. By contrast, the individual zebrafish showed marked changes, completely losing their preference for all the tested color combinations. To investigate the role of shoaling behavior in color preference, we selected a D1-receptor antagonist (SCH23390), which could disrupt social preference and decrease social interaction in zebrafish. Interestingly, the shoals that were treated by SCH23390 showed no color preference for all color combinations. Our findings indicate that social interaction is involved in color-driven behavior in zebrafish, and reveal the possible mechanisms that the dopaminergic system may contribute to innate color preference in shoals of zebrafish.

Folding energy offers a useful metric for characterizing the stability and function of aptamers. However, experimentally measuring the folding energy is challenging and there is currently no general technique to measure this parameter directly. In this work, we present a simple approach for measuring aptamer folding energy. First, the aptamer is stretched under equilibrium conditions with a double-stranded DNA "molecular clamp" that is coupled to the aptamer ends. We then measure the total internal energy of stressed DNA molecules using time-lapse gel electrophoresis and compare the folding and unfolding behavior of molecular clamp-stressed molecules that incorporate either the aptamer or unstructured random single-stranded DNA in order to derive the aptamer folding energy. Using this approach, we measured a folding energy of 10.40 kJ/mol for the HD22 thrombin aptamer, which is consistent with other predictions and estimates. We also analyzed a simple hairpin structure, generating a folding energy result of 9.05 kJ/mol, consistent with the value predicted by computational models (9.24 kJ/mol). We believe our strategy offers an accessible and generalizable approach for obtaining such measurements with virtually any aptamer.

Abstract Gut microbiota influence neurodevelopment of brain and programing of behaviors. However, the mechanism underlining the relationship between shoals’ behaviors and intestinal microbiota remain controversial and the roles of neurotransmitters are still unclear. Here we show that, shoaling behavior affected the innate color preference of shoals, indicating that shoals tended to choose a favorable color environment that benefits social contact. Meanwhile, administration of D1-R antagonist disrupted the social interaction which led to the deficits of color preference. More importantly, the altered microbiota caused by an antibiotic OTC decreased the sociability and weakened shoals’ color preference. When given a supplement of LGG after OTC exposure, fish exhibited an unexpectedly recovery capability in social cohesion and color preference. Our findings show that dopamine level of brain could mediate both social recognition and color preference, and highlight the pathway of microbial metabolites through the microbiota-gut-brain axis that coordinate the production of dopamine.