Гавайские мухи эволюционировали, чтобы лучше слышать сверчков
Исследование, проведенное в колледже Святого Олафа и Денверском университете и опубликованное в Current Biology, показало, что паразитическая муха на Гавайях эволюционировала, чтобы подслушивать брачные сигналы тихоокеанских полевых сверчков. Вероятно, мухи были завезены на острова полинезийскими поселенцами и европейскими грузовыми судами.
Исследование обнаружило, что на Гавайях акустическая паразитоидная муха быстро развила более чувствительный слух в диапазоне звуковых частот, характерных для недавно возникших и быстро меняющихся песен сверчков. Эта адаптация улучшает способность мух находить хозяев для своих личинок, повышая их шансы на выживание.
«Важно понимать, как эволюционируют сенсорные системы подслушивающих животных, потому что это раскрывает удивительные способы адаптации для выживания и процветания», — сказал соавтор и соруководитель исследования Норман Ли, доцент биологии в колледже Святого Олафа. «Подслушиватели, такие как мухи, слушающие песни сверчков, показывают, как некоторые виды развивают невероятные способности обнаруживать звуки или сигналы, не предназначенные для них».
В предыдущих исследованиях соавтор и соруководитель Робин Тингхителла, доцент биологии в Денверском университете, обнаружила, что некоторые самцы тихоокеанских полевых сверчков эволюционировали, развив новые песни из-за мутаций крыльев, чтобы не стать добычей для личинок паразитических мух Ormia ochracea. В свою очередь, паразитические мухи улучшили свою способность находить самцов сверчков для инкубации и развития личинок, что привело к сокращению численности сверчков без новых песен.
«Теперь это выглядит как классический пример адаптации и контрадаптации, туда и обратно, между сверчками и мухами», — сказала Тингхителла. «Эволюционируют ли сверчки снова, чтобы избежать паразитических мух? Разовьют ли мухи новые способы поиска хозяев? Мы с нетерпением ждем, что будет дальше».
Основываясь на предыдущих работах, команда собрала мух Ormia ochracea на Гавайях и во Флориде (для сравнения). Было проведено два типа экспериментов — поведенческий и нейронный, — чтобы измерить реакцию самок паразитических мух на разные типы песен сверчков (например, мурлыканье, треск и типичную песню). Они обнаружили, что гавайские мухи развили более чувствительную слуховую систему, позволяющую им лучше находить эти новые песни. В полевых условиях выяснилось, что хотя гавайские мухи предпочитали более громкие типичные песни, они всё же могли обнаруживать менее интенсивные песни-мурлыканье и треск.
«Это исследование также помогает понять более широкие вопросы, например, как животные ориентируются в окружающей среде, находят пищу или избегают хищников», — сказал Ли. «Кроме того, уникальные стратегии этих подслушивателей могут вдохновить на технологические инновации. По сути, речь идет о раскрытии скрытых механизмов природы и использовании этих знаний на благо науки и общества».
Команда рекомендует будущие исследования для сравнения нейронных порогов у гавайских популяций мух и сверчков. Дальнейшая работа поможет лучше понять, эволюционировала ли слуховая система самок сверчков, чтобы лучше обнаруживать новые песни самцов.
«Участие в передовых практических исследованиях позволяет студентам колледжа Святого Олафа применять знания с курсов, развивать переносимые технические навыки и на собственном опыте понять, как на самом деле делается наука, внося вклад в значимые открытия», — сказал Ли.