Первые насекомые ещё плохо умели обонять

Обоняние жизненно важно для насекомых. Только способность улавливать даже следовые количества пахучих молекул позволяет им находить пищу, общаться с сородичами и избегать врагов. Учёные из Института химической экологии Макса Планка (Йена, Германия) пришли к выводу, что многие белки, задействованные в высокочувствительном обонянии современных насекомых, появились довольно поздно в эволюционном процессе. Сложная обонятельная система — это не адаптация к наземной среде при переходе древних насекомых из воды на сушу, а приспособление, возникшее с появлением способности к полёту. Результаты опубликованы в журнале eLife.

Для восприятия тысяч различных запахов многие виды насекомых используют три семейства рецепторных белков. Среди них — обонятельные рецепторы. Они формируют функциональный комплекс с другим белком, ко-рецептором, что позволяет насекомым быстро улавливать мельчайшие концентрации пахучих молекул.

Ракообразные и насекомые имеют общего предка. Поскольку у ракообразных нет обонятельных рецепторов, ранее считалось, что эти рецепторы эволюционировали как адаптация древних насекомых к наземной жизни. Эта гипотеза также предполагала, что для предков насекомых было жизненно важно научиться обнаруживать молекулы запаха в воздухе, а не в воде.

Ранние исследования обонятельных рецепторов насекомых фокусировались исключительно на крылатых видах. Эвальд Гроссе-Вильде, Билл С. Ханссон и их коллеги изучили обонятельную систему более древних, бескрылых насекомых:

• Щетинохвостка прыгающая (Lepismachilis y-signata)
• Чешуйница обыкновенная (Thermobia domestica)
• Контрольный вид — палочник (Phyllium siccifolium) (крылатый)

Поскольку эти три вида появились в разное время в эволюции насекомых, учёные хотели проследить историческое развитие обонятельных рецепторов.

Анализ активных генов в антеннах (где расположены рецепторы) показал:

• У наиболее древней щетинохвостки не было найдено свидетельств обонятельной системы на основе обонятельных рецепторов.
• У более близкой к крылатым насекомым чешуйницы обнаружено несколько ко-рецепторов, при этом сами обонятельные рецепторы отсутствовали.

Вывод: семейство рецепторов, важное для обоняния современных насекомых, эволюционировало задолго после перехода насекомых из воды на сушу. Исследователи убеждены, что основные обонятельные рецепторы развились независимо от ко-рецептора уже после адаптации к наземной жизни. Дальнейший анализ должен показать, почему у некоторых видов есть только ко-рецепторы, и какую функцию они выполняют самостоятельно.