Домашнее разведение в течение тысяч лет ухудшило обонятельные функции у тутовых шелкопрядов

Новое исследование показало, что способность тутового шелкопряда (Bombyx mori) воспринимать запахи окружающей среды снизилась после примерно 5000 лет одомашнивания человеком. Ученые из Института химической экологии им. Макса Планка (Йена, Германия) и их коллеги из Японии сравнили обонятельные функции у Bombyx mori и их диких предков (Bombyx mandarina). Однако восприятие феромона бомбикола осталось высокочувствительным у одомашненных самцов.

Все еще реагируют на феромоны, но не на запахи окружающей среды

Ученые выяснили, что Bombyx mori значительно утратил обонятельные функции из-за 5000 лет разведения в неволе. Восприятие запахов окружающей среды, которые могут вести к его единственному растению-хозяину — шелковице, было значительно снижено. Это продемонстрировали записи электроантеннограмм особей обоих видов, стимулированных различными запахами листьев или цветов.

Морфологический анализ показал, что количество сенсилл на антеннах самок Bombyx mori значительно уменьшено по сравнению с Bombyx mandarina. Кроме того, с помощью кальциевой визуализации были измерены разные паттерны активности в мозге одомашненных и диких шелкопрядов. Эти паттерны сильно варьировались у особей одомашненных бабочек, но были в основном постоянны в группе их диких предков, а также у четырех других видов насекомых.

По сравнению с дикими бабочками, одомашненные шелкопряды, похоже, хуже чувствуют запахи окружающей среды антеннами и хуже находят растения-хозяева из-за нескольких тысячелетий в неволе. Поскольку субстрат для откладки яиц предоставляется человеком, эта способность стала избыточной. В дикой природе выбор адекватного места для откладки яиц критически важен для выживания потомства.

С другой стороны, восприятие аттрактанта бомбикола, производимого самками, у самцов Bombyx mori не ослабло, хотя находить самок больше не нужно, так как их предоставляют селекционеры. Вероятно, поскольку бомбикол не только привлекает самцов, но и запускает у них брачное поведение, он остался незаменимым для репродуктивного успеха.

Эффекты доместикации локализованы на половой хромосоме

У бабочек и мотыльков пол потомства определяет женская яйцеклетка. Различие проводится, по аналогии с XY-хромосомами, между W и Z хромосомами. Самцы имеют хромосомы ZZ, самки — WZ. Поскольку оба вида, B. mori и B. mandarina, все еще могут скрещиваться, ученые вывели гибридов и использовали их для дальнейших обонятельных экспериментов.

«Модификация обонятельной системы Bombyx mori, а именно сниженное восприятие запахов окружающей среды, очень вероятно вызвана мутациями на женской W-хромосоме. Однако различия в обработке сигнала в мозге бабочки не локализованы на половых хромосомах», — резюмирует результаты экспериментов с гибридами Соня Биш-Кнаден, первый автор исследования.

Сочетание классических методов записи электроантеннограмм с передовыми методами визуализации для анализа реакций в обонятельном центре мозга шелкопряда открывает новые перспективы в обонятельных исследованиях: от молекулы до поведения.