Quantifying visual acuity in Heliconius butterflies.

Heliconius butterflies are well-known for their colourful wing patterns, which advertise distastefulness to potential predators and are used during mate choice. However, the relative importance of different aspects of these signals will depend on the visual abilities of Heliconius and their predators. Previous studies have investigated colour sensitivity and neural anatomy, but visual acuity (the ability to perceive detail) has not been studied in these butterflies. Here, we provide the first estimate of visual acuity in Heliconius: from a behavioural optomotor assay, we found that mean visual acuity = 0.49 cycles-per-degree (cpd), with higher acuity in males than females. We also examined eye morphology and report more ommatidia in male eyes. Finally, we estimated how visual acuity affects Heliconius visual perception compared to a potential avian predator. Whereas the bird predator maintained high resolving power, Heliconius lost the ability to resolve detail at greater distances, though colours may remain salient. These results will inform future studies of Heliconius wing pattern evolution, as well as other aspects in these highly visual butterflies, which have emerged as an important system in studies of adaptation and speciation.

Oviposition behavior is not affected by ultraviolet light in a butterfly with sexually-dimorphic expression of a UV-sensitive opsin.

Animal vision is important for mediating multiple complex behaviors. In Heliconius butterflies, vision guides fundamental behaviors such as oviposition, foraging, and mate choice. Color vision in Heliconius involves ultraviolet (UV), blue and long-wavelength-sensitive photoreceptors (opsins). Additionally, Heliconius possess a duplicated UV opsin, and its expression varies widely within the genus. In Heliconius erato, opsin expression is sexually dimorphic; only females express both UV-sensitive opsins, enabling UV wavelength discrimination. However, the selective pressures responsible for sex-specific differences in opsin expression and visual perception remain unresolved. Female Heliconius invest heavily in finding suitable hostplants for oviposition, a behavior heavily dependent on visual cues. Here, we tested the hypothesis that UV vision is important for oviposition in H. erato and Heliconius himera females by manipulating the availability of UV in behavioral experiments under natural conditions. Our results indicate that UV does not influence the number of oviposition attempts or eggs laid, and the hostplant, Passiflora punctata, does not reflect UV wavelengths. Models of H. erato female vision suggest only minimal stimulation of the UV opsins. Overall, these findings suggest that UV wavelengths do not directly affect the ability of Heliconius females to find suitable oviposition sites. Alternatively, UV discrimination could be used in the context of foraging or mate choice, but this remains to be tested.

La visión animal cumple una función crucial guiando comportamientos complejos. Para las mariposas Heliconius, la visión juega un papel principal en comportamientos como la búsqueda de alimento, la elección de pareja y la ovoposición. La visión a color en Heliconius está compuesta por una combinación de fotoreceptores (opsinas) sensibles a rayos ultravioleta (UV), azul y ondas de longitud larga (verde­rojo). Adicionalmente, estas mariposas posen una segunda opsina sensible a rayos UV, generada por una duplicación. La expresión de estas dos opsinas UV varia ampliamente dentro del genero de Heliconius. En la especie Heliconius erato, la expresión de estas dos opsinas presenta un dimorfismo sexual donde únicamente las hembras expresan las dos opsinas sensibles a UV, lo que les permite la discriminación de ondas en el rango ultravioleta. Sin embargo, no se han estudiado las presiones ecológicas que han llevado a estas diferencias en la percepción visual entre ambos sexos. Las hembras de Heliconius invierten mucho tiempo buscando plantas hospederas para poner sus huevos y este comportamiento depende en gran medida de señales visuales. En este estudio, manipulamos la disponibilidad de rayos UV en condiciones naturales de luz, para evaluar si el comportamiento de ovoposición es guiado por la visión en UV en H. erato y su especie hermana Heliconius himera. Descubrimos que la presencia de rayos ultravioleta no influye en el número de intentos de ovoposición ni en la cantidad de huevos puestos. Además, la planta hospedera Passiflora puntata, presenta una escasa reflexión en las longitudes de onda UV. Así mismo, nuestros modelos de la visión de H. erato hembras, predicen solamente una estimulación mínima de las opsinas UV. En resumen, nuestros resultados sugieren que las ondas ultravioletas no afectan directamente la capacidad de las hembras Heliconius para encontrar sitios de oviposición adecuados. Alternativamente, la discriminación de ondas UV podría estar siendo utilizada en el contexto de la búsqueda de alimento o la elección de pareja, pero esta hipótesis sigue por ser evaluada.