Запах врага помогает мухам защитить потомство

Самки плодовых мушек Drosophila melanogaster избегают откладывать яйца в местах, где пахнет паразитическими осами.

Самки уксусной мухи Drosophila melanogaster сильно реагируют на запах своих самых опасных врагов — паразитических ос рода Leptopilina. В природе до 80% личинок Drosophila заражаются этими осами, которые откладывают свои яйца внутрь личинок мух. Личинки ос растут и пожирают личинок Drosophila изнутри. Однако врожденная система раннего предупреждения предупреждает самок мух о присутствии ос, позволяя им избегать откладки яиц рядом с ними и повышая шансы на выживание потомства. Исследование Института химической экологии Макса Планка, опубликованное в открытом журнале PLOS Biology 16 декабря, выявило обонятельную цепь в Drosophila, которая распознает запахи врагов. Химические соединения, производимые осами (включая их половой феромон), вызывают у мух избегающее поведение. Ученые описали первую у насекомых обонятельную цепь, полностью специализированную на обнаружении смертельного врага.

В ходе эволюции организмы выработали различные адаптации для выживания. Высокочувствительное и специализированное обоняние насекомых играет ключевую роль во многих их сложных стратегиях выживания.

Ученые под руководством Билла Ханссона и Маркуса Кнадена обнаружили, что у Drosophila melanogaster есть обонятельный нейрон, предназначенный для обнаружения запахов паразитических ос. Используя газовую хроматографию, электрофизиологический анализ и поведенческие тесты с мухами и личинками, исследователи смогли:

• Идентифицировать запахи ос.
• Определить обонятельные рецепторы Drosophila, которые их обнаруживают.
• Показать, что обнаружение этих запахов влияет на поведение мух — взрослые особи и личинки активно избегали мест, пахнущих осами.

Три компонента запаха ос активируют один обонятельный нейрон на антеннах взрослых мух. Химический анализ показал, что это вещества актинидин, непатолактол и иридомирмецин. Примечательно, что иридомирмецин является половым феромоном самки осы Leptopilina. Взрослые мухи имеют два обонятельных рецептора и чувствуют все три вещества, а личинки лишены одного из рецепторов и чувствуют только половой феромон иридомирмецин.

«Результаты нашей лаборатории говорят совершенно другую историю: по крайней мере, части обонятельной системы высокоспецифичны. Запахи, имеющие особое значение для мухи, обнаруживаются и обрабатываются не общей системой; у каждого такого запаха есть свой собственный канал. По-видимому, это обеспечивает, чтобы обнаружение опасных бактерий (геосмин) или лучших мест для откладки яиц (лимонен) не могло быть нарушено другими запахами окружающей среды», — говорит Маркус Кнаден.

Сила этого исследования в сочетании нескольких линий доказательств: химического, физиологического анализа и поведенческих экспериментов. Исследователи предполагают, что в ходе эволюции уксусные мухи научились использовать запах паразитов в своих интересах. Эта стратегия самозащиты особенно интригует, поскольку избегание запаха ос, по-видимому, является врожденным — наивные мухи, никогда не сталкивавшиеся с осами, все равно демонстрировали такое поведение.

Кроме того, четыре вида Drosophila продемонстрировали одинаковое избегающее поведение при встрече с запахом ос Leptopilina, что указывает на эволюционную сохранность этой черты. Использование полового феромона врага в качестве обонятельной подсказки — очень умный ход в игре под названием коэволюция. Контр-адаптация со стороны ос может быть затруднена, поскольку выделение этих запахов, особенно полового феромона, необходимо для их размножения.