Галловая муха переигрывает растение-хозяина в игре "Шпион против шпиона"
Растения золотарника и питающиеся ими галловые мухи долгое время соревнуются в непрерывной борьбе за выживание. Теперь исследователи обнаружили, что, научившись распознавать химическую защиту растений, насекомые, возможно, вырвались вперёд.
По словам Джона Тукера, профессора энтомологии, этот сложный сценарий начинается, когда самка галловой мухи (Eurosta solidaginis) откладывает яйца в листовую почку растения золотарника (Solidago altissima). Это заставляет растение производить опухолевидный нарост — галл. Он служит личинкам мухи источником питания и защитой от хищников и окружающей среды, но снижает способность растения к размножению.
"Наши предыдущие исследования показали, что золотарники эволюционировали, чтобы 'подслушивать' половую коммуникацию своих вредителей — галловых мух, а именно феромоны, используемые самцами для привлечения самок. Наше новое исследование предполагает, что растения реагируют на эту 'разведданную', усиливая (или 'праймируя') химическую защиту, чтобы предотвратить откладку яиц самками и образование галлов", — пояснил профессор.
Эрик Ип, постдокторант кафедры энтомологии, сравнивает эту динамику "растение-насекомое" с переменами удачи в комиксе "Шпион против шпиона", только персонажами выступают растение и насекомое.
Ход исследования
В новом исследовании учёные подвергли почти 300 растений золотарника 11 генетических типов (генотипов) воздействию самцов мух разного возраста (от 1 до 4 недель), а также контрольной группе без воздействия. Затем они позволили оплодотворённым самкам получить доступ к растениям, подсчитав количество введений яйцеклада в цветочные почки как меру предпочтения самками конкретных растений. После этого команда отследила образование галлов.
Результаты опубликованы 9 июля в Journal of Ecology.
Результаты
Учёные обнаружили, что хотя прайминг в целом приводил к снижению образования галлов, его эффекты различались в зависимости от возраста самцов, использованных для прайминга:
- Прайминг более молодыми самцами приводил к значительному уменьшению числа галлов.
- Прайминг более старыми самцами, напротив, увеличивал количество галлов.
"Самки мух в нашем исследовании, по-видимому, 'знали' — вероятно, благодаря какому-то ещё не понятому нами механизму 'взлома кода', — что их потомство будет наиболее успешным на растениях, которые были праймированы в меньшей степени более старыми самцами", — отметил Ип.
Эффекты прайминга также различались в зависимости от генотипа растения:
- Один генотип стал полностью устойчив к образованию галлов после прайминга.
- Другой генотип стал более уязвимым при воздействии более старых самцов.
"Таким образом, растение эволюционировало, чтобы защитить себя от мухи, а муха, в свою очередь, по крайней мере на некоторых генотипах растений, эволюционировала, чтобы сделать образование галлов более вероятным", — резюмировал Ип.
Дальнейшие планы
Команда планирует исследовать, как мухи, избегая праймированных растений, могут оказывать дополнительное селективное давление на эволюцию этой защиты.
"В конечном итоге эти открытия могут найти практическое применение в сельском хозяйстве, возможно, позволив нам усилить защиту сельскохозяйственных растений от вредителей без использования токсичных пестицидов", — заключил Тукер.