Исследование доказывает половую пластичность у самок плодовых мушек

Самки плодовых мушек используют мужские феромоны для оценки социального контекста и сокращают время хранения спермы после спаривания, чтобы быстрее спариться повторно, согласно новому исследованию.

Работа, опубликованная в eLife как рецензируемый препринт, предоставляет убедительные доказательства, что период удержания эякулята (EHP) у самок плодовых мушек значительно сокращается при воздействии мужских феромонов 2-метилтетракозана и 7-трикозена. Эти находки прокладывают путь к пониманию нейронных процессов, лежащих в основе половой пластичности.

Половую пластичность — способность изменять половое состояние или репродуктивное поведение в ответ на меняющиеся социальные условия — наблюдают как у позвоночных, так и у беспозвоночных. У птиц и насекомых самки удерживают сперму в течение определенного времени после копуляции (EHP), прежде чем изгнать её и возобновить спаривание.

Чтобы исследовать это, авторы сначала сравнили EHP у самок, изолированных после спаривания, и у самок, сразу после него контактировавших с активно ухаживающими самцами. Они обнаружили, что EHP у группы, контактировавшей с самцами, был примерно на 30 минут короче — феномен, названный "сокращением EHP, индуцированным самцом" (MIES).

Установив, что MIES не зависит от визуальных или слуховых сигналов, команда сосредоточилась на обонятельных и вкусовых. Эксперименты показали, что за MIES отвечают обонятельные рецепторные нейроны (ORN) Or47b. Сравнивая виды мух с разными профилями феромонов, учёные выявили специфический феромон, действующий на этот рецептор: 2-метилтетракозан (2MC).

Также выяснилось, что в MIES вовлечена вкусовая система. EHP значительно сокращался, когда недавно спарившиеся самки инкубировались с другими такими же самками. На них присутствуют мужские феромоны, включая 7-трикозен (7-T), передаваемые при спаривании. Эксперименты с бумагой, пропитанной феромонами, показали, что 7-T значительно сокращает EHP, действуя через нейроны ppk23.

Известно, что время изгнания спермы определяется нейропептидом Dh44. Авторы обнаружили, что нейроны pC1 в мозге самки экспрессируют рецепторы Dh44. При воздействии 2MC или 7-T в этих нейронах значительно повышалась активность CRE-люциферазы, что указывает на увеличение уровня cAMP (молекулы, играющей ключевую роль в клеточной передаче сигналов). Это, в свою очередь, повышало возбудимость нейронов pC1 и сокращало EHP, способствуя изгнанию спермы.

Авторы призывают к дальнейшим исследованиям, чтобы выяснить, как физиологические факторы (например, пищевой статус) влияют на MIES, и как центральные нейроны, такие как Dh44-PI, взаимодействуют с нейронами pC1.

"Наше исследование демонстрирует, что два мужских феромона, 2MC и 7-T, значительно сокращают EHP у самок плодовых мушек через нейроны Or47b и ppk23 соответственно. Эти феромональные пути сходятся на нейронах pC1, повышая их уровень cAMP и возбудимость, делая их более восприимчивыми к сигналам ухаживания и способствуя дальнейшему спариванию после удаления пробки", — заключает старший автор работы.

"Наши результаты устанавливают поведенческую модель половой пластичности и предоставляют основу для понимания вовлеченных нейронных процессов", — добавляет ведущий автор.