Недоедающие плодовые мушки сохраняют размер гениталий для репродуктивного успеха
У большинства животных размер тела уменьшается при нехватке пищи, но некоторые части защищены от этого. У людей при недостатке питания тело становится меньше, но размер головы остаётся прежним, что указывает на биологические механизмы, сохраняющие жизненно важный мозг.
У членистоногих, таких как плодовая мушка (длительность жизни около 45 дней), репродуктивный успех — главная цель жизни. Размер мужских гениталий у них сохраняется в условиях плохого питания. Самцы, способные поддерживать размер гениталий при низкой доступности пищи, с большей вероятностью оставят потомство, потому что для самок плодовой мушки размер имеет значение.
Исследователи из Университета Иллинойса в Чикаго и Университета Лойолы в Чикаго сообщают, что «сохранение гениталий» у самцов в периоды недостаточного питания связано с более низким уровнем негативного фактора роста FOXO в гениталиях в таких условиях. Это явление напрямую связано с сохранением репродуктивного успеха. Результаты опубликованы в журнале Biology Letters.
«FOXO действует как тормоз для роста и поддержания размера, — сказал Александр Шинглтон, доцент биологических наук UIC и старший автор статьи. — Когда плодовую мушку морят голодом, активность FOXO повышается во всём теле, но не в гениталиях. Из-за этого они защищены от эффекта уменьшения из-за недоедания».
Предыдущие исследования показывают, что самки плодовых мушек не только предпочитают спариваться с самцами с более крупными гениталиями, но и самцы с мелкими гениталиями могут неспособны к правильному физическому взаимодействию с гениталиями самки, что снижает вероятность успешного размножения. Некоторые исследования также предполагают, что самки могут отвергать сперму самцов с меньшими гениталиями.
Когда Шинглтон и его коллега Остин Дрейер, постдокторант кафедры биологии Университета Лойолы и автор-корреспондент статьи, повысили активность FOXO в гениталиях недоедающих самцов плодовых мушек, размер гениталий уменьшился на 29%. Эти самцы также были на 26% менее склонны к спариванию с самками, а когда спаривались, производили на 50% меньше потомства.
«Наши результаты показывают, что существовало значительное давление отбора, ограничивающее количество FOXO в гениталиях самцов плодовых мушек, как способ обеспечить репродуктивный успех, учитывая предпочтение самок к спариванию с самцами с более крупными гениталиями», — сказал Шинглтон.
«Особая значимость нашего исследования в том, что оно связывает изменения в экспрессии гена FOXO с давлением отбора, которое управляет этими изменениями, и с успехом спаривания самцов. Это одно из очень немногих исследований, которому удалось это сделать для любой эволюционировавшей черты», — отметил Шинглтон.