Что четыре популяции дрозофил расскажут об эволюции
Лаборатория профессора биологии Стефани Роллман изучает вид плодовой мушки Drosophila mojavensis. В отличие от своего общего родственника Drosophila melanogaster, четыре популяции этого пустынного вида специализируются на четырёх конкретных видах кактусов в пустыне Мохаве, пустыне Сонора, на острове Санта-Каталина и в Нижней Калифорнии.
Исследование, финансируемое National Science Foundation, в реальном времени изучает потенциальное формирование нового вида, анализируя различия между популяциями мух. Изучая их гены, нейробиологию и поведение, лаборатория стремится понять, как популяции разделяются, переходя на использование разных растений-хозяев.
«Нас интересует, в какой степени смена растения-хозяина способствует расхождению популяций и как это может быть связано с образованием новых видов», — говорит Роллман.
Расхождение популяций
Популяция D. mojavensis из Нижней Калифорнии, которая питается и размножается на кактусе агриа, по оценкам, отделилась от популяции материковой Мексики всего несколько сотен тысяч лет назад. Две другие популяции специализировались на бочковом кактусе в Мохаве и кактусе органная труба в Соноре. Четвёртая популяция обитает на острове Санта-Каталина и питается кактусом опунция.
«Мы видим различия в обонятельной системе. За несколько сотен тысяч лет между популяциями возникли эти различия, что удивительно с эволюционной точки зрения», — отмечает Роллман.
Методы лаборатории
Типичный день в лаборатории включает различные подходы для изучения обонятельной системы мух:
- Мух временно усыпляют с помощью CO2 для сортировки.
- Кандидат наук Эмбер Кроули-Голл регистрирует ответы нейронов на разные запахи с помощью микроэлектродов, вводимых в специализированные волоски на антенне мухи — её основном обонятельном органе.
- Реакции нейронов видны и слышны на экране в реальном времени.
Собранные данные показывают вариации между популяциями на основе неврологических и поведенческих реакций на разные запахи, позволяя оценить, как различия в обонянии диктуют изменения в поведении.
«Это очень увлекательно, когда ты получаешь сигнал и начинаешь слышать, как срабатывают нейроны», — говорит Кроули-Голл, получившая в 2014 году Syntech Electrophysiology Award от International Society for Chemical Ecology.