Самки уксусной мухи Drosophila melanogaster проявляют сильную реакцию на запах своих самых опасных врагов — ос-паразитов из рода Leptopilina. В природе до 80% личинок дрозофилы заражены этими осами, которые откладывают яйца в личинок мух.
Личинки ос растут и поедают личинок дрозофилы изнутри. Тем не менее, врожденная система раннего предупреждения предупреждает самок мух о приближении ос — тогда самки мух могут избегать откладывания яиц рядом с осами, тем самым повышая вероятность выживания потомства. Исследование Института химической экологии Макса Планка, опубликованное в журнале открытого доступа PLOS Biology 16 декабря, выявило у дрозофилы обонятельный контур, который определяет присутствие врагов поблизости по их запахам. Химические пахучие соединения, производимые осами (включая их половой феромон), вызывают у мух поведение избегания.
Эти ученые описали первый обонятельный контур у насекомых, полностью посвященный обнаружению смертельного врага.В ходе эволюции у организмов развились различные приспособления, чтобы обеспечить свое выживание или увеличить выживаемость своего потомства.
Очень чувствительное и специализированное обоняние насекомых играет решающую роль во многих их сложных стратегиях выживания.Вместе с международными партнерами ученые из отдела эволюционной нейроэтологии во главе с Биллом Ханссоном и Маркусом Кнаденом обнаружили, что у уксусной мухи Drosophila melanogaster находится обонятельный нейрон, предназначенный для обнаружения запахов паразитических ос. Сочетание газохроматографического и электрофизиологического анализов, а также поведенческих тестов на мухах и личинках привело к результатам. Применяя эти методы, ученые смогли идентифицировать как запахи ос, так и обонятельные рецепторы у дрозофилы, которые их обнаруживали.
Они также смогли продемонстрировать, что обнаружение этих запахов влияет на поведение мух — взрослые мухи, а также личинки мух активно избегали мест, где пахло паразитическими осами.Три компонента запаха ос активируют единственный обонятельный нейрон на антеннах взрослых мух дрозофилы. Химический анализ показал, что этими тремя веществами являются актинидин, непатолактол и иридомирмецин.
Интересно, что иридомирмецин является половым феромоном самки осы Leptopilina. Хотя взрослые мухи имеют два обонятельных рецептора и чувствуют запах всех трех веществ в запахе ос, у личинок дрозофилы отсутствует один из двух рецепторов; они пахнут только половым феромоном иридомирмецином.
«До недавнего времени ученые считали, что большинство запахов улавливается несколькими рецепторами и что каждый рецептор стимулируется множеством разных запахов. Паттерны активации различных рецепторов сообщали мухе, какие запахи окружающей среды присутствовали.
Однако результаты нашей лаборатории говорят об этом. Совершенно другая история: по крайней мере, части обонятельной системы очень специфичны. Запахи, которые имеют особое значение для мух, не обнаруживаются и не обрабатываются общей системой; каждый из этих запахов имеет свой собственный канал.
По-видимому, это имеет эффект что другие запахи окружающей среды не могут помешать обнаружению опасных бактерий (геосмин) или лучших мест для откладки яиц (лимонен) », — говорит Маркус Кнаден.Сила этого исследования в том, что оно сочетает в себе несколько линий доказательств? химические и физиологические анализы, а также поведенческие эксперименты с мухами и личинками. Исследователи предполагают, что уксусные мухи научились использовать запах паразитов в своих интересах в ходе эволюции.
Эта стратегия, которая развивалась как средство самозащиты, является интригующей, особенно потому, что избегание запахов ос, по-видимому, является врожденным: наивные мухи, которые никогда не были близки к паразитическим осам и ранее не знали их запаха, все еще могли показать это поведение обнаружения и предотвращения запаха.Более того, четыре вида Drosophila продемонстрировали такое же поведение избегания, когда они столкнулись с запахом ос Leptopilina, демонстрируя эволюционное сохранение.
Избегать врагов с помощью их собственных половых феромонов в качестве обонятельных сигналов — очень умный ход в игре, называемой коэволюцией. Противодействие адаптации ос может быть затруднено, поскольку выделение этих запахов, в частности полового феромона, необходимо для воспроизводства.