Разные обонятельные миры самок и самцов тутового шелкопряда

Исследователи из Института химической экологии Макса Планка и Мартин-Лютер-Университета Галле-Виттенберг изучили обоняние у самок тутового шелкопряда. С помощью электрофизиологических методов они обнаружили, что антенна (усик), которая у самцов специализирована для обнаружения феромонов самок, у самок особенно чувствительна к запаху экскрементов шелковичных червей.

Компоненты этого запаха оказались отпугивающими для спарившихся самок, вероятно, позволяя им избегать конкуренции за ресурсы для своего потомства при откладке яиц. Ответственные сенсорные нейроны расположены в волосовидных структурах — сенсиллах.

Специализация сенсилл

У самцов обнаружение феромонов происходит в длинном типе этих сенсилл, тогда как нейроны в длинных сенсиллах самок детектируют запах экскрементов личинок. Запах же листьев шелковицы (единственного растения-хозяина) обнаруживается сенсорными нейронами самок в сенсиллах средней длины.

Реакция на запах экскрементов

Методом single-sensillum recording учёные протестировали различные запахи. Один из двух нейронов в длинных сенсиллах самок оказался очень чувствителен к таким компонентам экскрементов, как изовалериановая кислота и бензальдегид.

В поведенческом Y-лабиринте запахи, связанные с экскрементами гусениц, не вызывали специфической реакции у девственных самок, но оказывали отпугивающее действие на спарившихся самок. Вероятно, запах фекалий помогает самкам избегать шелковиц, уже занятых другими гусеницами при откладке яиц.

Поиск мужского феромона

Второй нейрон в длинных сенсиллах самок высокоспецифичен к (+)-линалоолу — компоненту мужского феромона у других видов бабочек. Однако в запахе самцов тутового шелкопряда линалоол обнаружен не был, и в поведенческих экспериментах он не оказывал на самок ни привлекающего, ни отпугивающего действия.

Особенности организации рецепторов

Исследователи обнаружили необычную особенность: в одних и тех же нейронах длинных сенсилл у самок коэкспрессируются ко-рецепторы двух семейств обонятельных рецепторов:

• Ионотропные рецепторы (IRs) — для обнаружения кислот.
• Одорантные рецепторы (ORs) — для разнообразных соединений.

Такая коэкспрессия увеличивает химическую восприимчивость нейронов и может быть полезна для однозначного обнаружения экологически важных запаховых смесей. Аналогичная коэкспрессия найдена и в длинных сенсиллах самцов.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.