Один ген рецептора запаха разделяет два вида орхидных пчёл
Самец орхидной пчёллы носится по тропическому лесу, вспышка переливчатого зелёного цвета. Он собирает ароматные частицы с цветов, грибов и мёртвых деревьев, храня их в карманах задних ног. Затем он распыляет этот "букет" ароматов в воздух с помощью крыльев, чтобы привлечь самку.
Уникальность орхидных пчёл в том, что большинство их феромонов собираются из растений и грибов, а не производятся метаболическим путём. Исследования показывают, что создаваемые самцами "духи" уникальны для их конкретного вида.
В исследовании, опубликованном в Nature Communications, учёные связывают эволюцию полового сигнала у орхидных пчёл с геном, сформированным предпочтениями каждого вида к определённым ароматам.
"Наше исследование подтверждает гипотезу, что в системе парфюмерной коммуникации орхидных пчёл химический состав мужского "парфюма" и предпочтение самок к этому составу могут одновременно эволюционировать через изменения в одном гене рецептора", — сказал Филипп Бранд.
Два вида, разделённые ароматом
Исследование сосредоточено на Euglissima viridissima и Euglossa dilemma — двух видах, ранее классифицировавшихся под одним названием. Они разделились примерно 150 000 лет назад. Физически и генетически они почти неразличимы, но имеют неполностью перекрывающиеся ареалы в Центральной и Южной Америке.
Различить их проще всего по химическому составу их "парфюма". С помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии учёные обнаружили ключевую разницу:
- E. viridissima использует молекулу 2-hydroxy-6-nona-1,3-dienylbenzaldehyde (HNDB).
- E. dilemma использует лактон под названием L97.
"Это означает, что эти феромоноподобные "духи" не просто различаются между видами, но, вероятно, повлияли на их изначальное расхождение", — сказал профессор Сантьяго Рамирес.
Ген, улавливающий разницу
Анализ геномов выявил различия в кластере генов, связанных с обонянием. Ген обонятельного рецептора 41 (OR41) оказался разным у двух видов.
"Этот ген накопил много изменений между этими двумя видами, что позволяет предположить, что эти изменения ответственны за сбор разных парфюмерных соединений", — пояснил Рамирес.
Такие различия в одном гене — большая редкость. Обычно "геномные острова дивергенции" включают десятки или сотни генов.
Функциональная проверка на плодовых мушках
Чтобы выяснить, какие молекулы распознаёт OR41, учёные создали трансгенных плодовых мушек (Drosophila melanogaster), экспрессирующих гены орхидных пчёл.
- Вариант гена E. viridissima реагировал на смеси запахов, используемых самками для строительства выводковых ячеек, но не на одиночные соединения.
- Вариант гена E. dilemma стабильно реагировал на видоспецифичное соединение HNDB и смеси "парфюма", содержащие HNDB.
"Вариант OR41 у E. dilemma эволюционировал, чтобы стать высокоспецифичным рецептором, реагирующим исключительно на его основное видоспецифичное парфюмерное соединение", — сказал Бранд.
Дальнейшие исследования
Филипп Бранд продолжает изучать хемосенсорные системы насекомых, стремясь интегрировать нейробиологию и эволюционную биологию.
Сантьяго Рамирес создал первую в мире размножающуюся популяцию орхидных пчёл в исследовательском центре Университета Флориды. Это позволит глубже изучать их поведение, химическую коммуникацию и роль в опылении.