Самцы бабочек помечают партнёрш запахом, чтобы «отвадить» соперников

В мире размножения запахи — обычное дело. Животные часто используют ароматы, например феромоны, чтобы привлечь партнёра. Но некоторые самцы бабочек применяют половые запахи для другой цели: чтобы оставить на партнёрше после спаривания настолько неприятный запах, что другие ухажеры будут держаться от неё подальше.

Это ревнивое поведение не уникально. Ранее было обнаружено, что некоторые самцы бабочек фактически надевают на партнёрш «пояс верности», закупоривая их половые органы, чтобы помешать спариванию с другими самцами.

Хотя вонь — менее постоянный «подарок», чем генитальная пробка, она мотивирована тем же ключевым эволюционным стимулом: естественный отбор благоприятствует самцам, чьи сперматозоиды оплодотворяют самку, а не сперматозоидам их соперников.

Отталкивающий запах гарантирует отцовство самца и заставляет других ухажеров избегать недавно оплодотворённую самку. Запах может быть выгоден и самке, которая может безопасно хранить сперму первого самца, избегая затратного преследования со стороны других.

Особенно интересно, что химическое вещество, вызывающее эту послеполовую вонь — соединение бета-оцимен — также встречается у цветковых растений. Это долго озадачивало учёных: как одно и то же соединение производят столь далёкие виды?

Недавнее исследование использовало геномное картирование для ответа на этот вопрос. В результате был идентифицирован новый ген, производящий бета-оцимен у бабочек, полностью отличный от известных растительных генов.

Разнообразие запахов

Хотя для насекомых необычно производить соединения, характерные для растений, важно отметить, что разные виды бабочек имеют доступ к огромному арсеналу различных пахучих веществ.

Исследование проводилось на южноамериканском роде бабочек Heliconius: даже близкородственные виды используют на самках разные типы химических «букетов».

Существование такого разнообразия запахов указывает на быструю эволюцию — быструю смену «ароматов» в роде Heliconius. В природе эти запахи борются за доминирование, и самый стойкий из них приводит к тому, что уже оплодотворённую самку пытаются атаковать меньше самцов.

Расшифровка вони

Известно, что пахучее соединение бета-оцимен есть не у всех бабочек Heliconius. Например, оно присутствует у Heliconius melpomene, но отсутствует у близкородственного вида Heliconius cydno. Скрещивание этих бабочек и анализ запахов их потомства помог понять, как эволюционируют эти запахи.

Первый этап проекта прошел в Смитсоновском институте тропических исследований в Панаме. Мы скрестили два вида, создали гибриды, проанализировали производимые ими пахучие вещества и секвенировали их геномы.

Этот подход, количественное картирование локусов признаков, позволил идентифицировать участок генома бабочки, связанный с производством феромонов — ген, ответственный за запахи.

Затем этот ген перенесли в бактерии, которые используют очень похожий с насекомыми генетический код. Бактерии с «вонючим» геном протестировали в контролируемой химической среде, чтобы проверить, будут ли они производить бета-оцимен.

В результате был обнаружен новый ген HMEL ocimene synthase, который производит бета-оцимен у бабочек Heliconius melpomene совершенно иным способом, чем у растений. Этот ген никак не связан с известными растительными генами, производящими бета-оцимен.

Независимая эволюция одного и того же признака (производства феромона) у растений и насекомых помогает лучше понять эволюционные процессы.

Если растения производят бета-оцимен, чтобы приманивать насекомых к своим цветкам, то самцы бабочек используют его, чтобы отпугнуть соперников в жестокой игре любви. Это показывает, что, когда дело касается запахов, контекст решает всё.