Бабочки и стрекозы обходятся без помощи бактерий
Взаимовыгодные отношения (мутуализм) между видами — основа многих экосистем. Особенно распространены такие связи у насекомых и их симбиотических бактерий, которые помогают хозяевам переваривать пищу, синтезировать витамины и нейтрализовывать токсины. Считается, что именно мутуализм способствовал невероятному разнообразию насекомых.
Однако исследования группы Дипы Агаше из NCBS показали, что два крупных отряда насекомых — бабочки (чешуекрылые) и стрекозы — являются исключением. У них, в отличие от многих других насекомых, не сформировались устойчивые мутуалистические отношения с бактериями.
Стрекозы: бактерии отражают рацион
- Стрекоз считали всеядными хищниками в водных экосистемах. Их белковую диету теоретически могли бы помогать переваривать бактериальные ферменты.
- Анализ кишечного микробиома разных видов стрекоз показал, что сообщества бактерий непостоянны и разнообразны.
- Оказалось, что стрекозы с более разнообразным рационом имеют и более разнообразный бактериальный состав.
- Исследование также выявило, что стрекозы — не всеядные хищники. Разные виды, даже живущие у одного пруда, специализируются на разной добыче, и именно от неё получают свои бактерии.
Бабочки: независимость на всех стадиях жизни
- Гусеницы многих бабочек питаются строго определёнными растениями, а взрослые особи переходят на питание нектаром. Это должно было бы приводить к резкой смене бактериального сообщества.
- Анализ микробиома диких бабочек показал удивительное сходство бактерий на листьях растений, в питающихся ими гусеницах и у взрослых бабочек.
- Гусеницы разных видов также имели более схожий микробиом, чем ожидалось.
- Эксперимент с антибиотиками подтвердил независимость бабочек: уничтожение бактерий у гусениц двух видов не повлияло на их развитие и выживаемость. Добавление микробов обратно в пищу также не дало эффекта.
Выводы и вопросы
Эти исследования демонстрируют замечательную независимость от бактериальных симбионтов у двух успешных и разнообразных групп насекомых. Это парадоксально, учитывая, что бабочки освоили множество экологических ниш, часто питаясь токсичными или трудноперевариваемыми растениями.
Результаты ставят новые вопросы:
- Как бабочки и стрекозы обходятся без бактериальной помощи?
- Почему другим насекомым мутуализм оказался выгоден?
- Можно ли предсказать, когда симбиоз будет успешным?
Широкий спектр взаимоотношений насекомых и бактерий даёт уникальную возможность изучать, как торговые партнёрства в природе возникают, эволюционируют и распадаются.