Структурные различия у ос Nasonia связаны с эволюцией, поведением и болезнями
Исследователи из Университета Нью-Гэмпшира (UNH) под руководством Иштвана Мико и Холли Хоаг провели детальное трёхмерное исследование четырёх видов ос Nasonia. Работа, представленная на обложке Journal of Insect Science, описывает тонкие структурные различия в нижней части головы между видами, которые оказывают важное влияние на брачное поведение. Эти находки дают понимание для более широкого спектра исследований развития и болезней.
"Насекомые имеют очень простые пути развития и ткани, — говорит Мико. — Они позволяют нам изучать, как гены влияют на базовые различия в структурах и поведении, способами, которые невозможны у людей".
Nasonia — важный модельный организм для изучения черепно-лицевых аномалий, наиболее распространённых врождённых дефектов у человека.
Брачное поведение паразитов
Самки ос Nasonia откладывают яйца в куколок мух, предварительно обездвиживая их ядом. Вылупившиеся личинки ос поедают хозяина изнутри. Некоторые виды спариваются ещё до выхода из хозяина. Из-за эффективности паразитизма Nasonia используются как важное средство биоконтроля вредителей.
Разные виды Nasonia являются близкородственными, что делает их отличной моделью для изучения эволюции видов и биологических механизмов, управляющих конкретным поведением.
Исследователи сосредоточились на связи брачного поведения самцов со структурными особенностями их нижней части головы. В целом, самец инициирует ухаживание серией "кивков головой" и вибрациями крыльев. Также есть указания, что самец производит афродизиак-феромон, хотя его состав и происхождение неизвестны. Конкретные особенности поведения (интенсивность и длительность кивков, место ухаживания — внутри или снаружи хозяина) зависят от вида Nasonia.
Учёные использовали продвинутую трёхмерную микроскопию для изучения головы четырёх видов: vitripennis, longicornis, giraulti и oneida.
Форма головы и афродизиаки
Исследователи обнаружили, что генa ("щёчная" область между сложным глазом и ротовым аппаратом) демонстрирует важные различия между самцами разных видов. Также они идентифицировали и описали три железы в области головы, которые ранее не были известны. Две из них не показали заметных различий между видами или полами, но третья, названная геномандибулярной железой, либо отсутствовала, либо была настолько мала, что её не удалось измерить у самок.
Для точного измерения таких мелких структур обычно требуется дорогое программное обеспечение. Холли Хоаг использовала свою изобретательность, чтобы создать эффективную и менее затратную альтернативу, адаптировав бесплатную программу, которую стоматологи используют для измерения объёма зубов.
Основываясь на находках, исследователи выдвигают гипотезу, что геномандибулярная железа является источником афродизиак-феромона. Они предполагают, что различия в брачном поведении, структуре нижней части головы и размере железы взаимосвязаны и связаны с тем, спаривается ли каждый вид внутри, снаружи хозяина-мухи или в обоих местах.
Дальнейшее изучение конкретных межвидовых различий в брачном поведении и производстве феромонов позволит глубже понять взаимосвязь между эволюцией и развитием у ос, а также у других видов, включая человека.