Как эволюционная адаптация позволяет плодовой мушке обнаруживать и процветать на токсичных источниках пищи

Исследователи из Института химической экологии Макса Планка в Йене обнаружили, что плодовая мушка Drosophila busckii выработала толерантность к токсичному серосодержащему соединению — диметилдисульфиду (DMDS).

В то время как DMDS вреден для многих других насекомых, Drosophila busckii использует своё особое предпочтение к этому соединению для поиска пищи и откладывания яиц. Толерантность, вероятно, обусловлена изменениями в ферментном комплексе мухи, который у других насекомых обычно повреждается DMDS.

DMDS как ключевое соединение

Используя комбинацию методов (идентификацию летучих веществ в гниющих растительных субстратах, измерение реакции сенсилл на антеннах мух и поведенческие тесты), команда идентифицировала одно ключевое соединение — DMDS.

Эта мушка явно предпочитает субстраты, выделяющие DMDS, и может обнаруживать даже очень низкие его концентрации, используя их как обонятельные сигналы для откладки яиц.

Толерантность к DMDS открывает новые пищевые ниши

DMDS — широко распространённое в природе токсичное для многих насекомых соединение. Однако и личинки, и взрослые особи Drosophila busckii нормально развивались на пище, содержащей DMDS. Другие виды плодовых мух, включая Drosophila melanogaster, не выживали на такой диете.

Способность процветать в токсичной пищевой нише даёт Drosophila busckii важное преимущество, позволяя занимать местообитания, недоступные для других видов, и снижать межвидовую конкуренцию.

Ферментный комплекс определяет толерантность

Токсический эффект DMDS обычно опосредован ферментным комплексом цитохром с-оксидазы (COX). Сравнительные генетические исследования с 200 другими видами мух семейства Drosophilidae показали, что COX изменён у Drosophila busckii и нескольких других видов.

Толерантность Drosophila busckii, вероятно, основана на нечувствительности её митохондриальной цитохромоксидазы к DMDS.

Drosophila busckii как модель для изучения адаптаций

Со своими уникальными экологическими адаптациями к гниющим овощам Drosophila busckii является идеальной моделью для изучения:

• экологических концепций (разделение ниш, конкуренция),
• толерантности к токсинам.

Поскольку механизм COX также задействован в детекции других токсичных газов (угарный газ, цианид), Drosophila busckii представляет собой мощную систему для выяснения молекулярных и физиологических адаптаций к токсичным средам.