Секретная половая жизнь палочников
Исследователи Университета Мэсси (Новая Зеландия) узнали больше о половой жизни палочников в Новой Зеландии и Великобритании.
Исследование основано на двух статьях, подготовленных профессорами Мэри Морган-Ричардс и Стивом Тревиком из Школы сельского хозяйства и окружающей среды Мэсси. В них обсуждаются палочники из региона Таранаки, попавшие в Великобританию, новозеландские палочники, вновь открывшие для себя половое размножение, и неспособность самцов палочников отличить по запаху самок, размножающихся половым и бесполым путем.
У себя дома
Первая статья, "Партеногенетические самки палочника Clitarchus hookeri сохраняют половые признаки", опубликована в журнале Insects.
У обычного новозеландского палочника Clitarchus hookeri есть половые популяции на севере (Окленд) и полностью женские популяции на юге (Веллингтон).
- Северные самки из половых популяций могут размножаться без самцов, но если спаривание происходит, все её потомство будет результатом слияния спермы с яйцеклетками (половое размножение).
- Южные самки из партеногенетической (бесполой) линии в неволе спариваются с самцами с севера, но затем 95% яиц вылупляются в результате бесполого размножения (идентичные дочери), что демонстрирует барьер для оплодотворения.
Несмотря на этот барьер, две южные популяции (в Веллингтоне и на побережье Капити) вернулись к половому размножению, что говорит о сильном локальном преимуществе полового процесса.
- На побережье Капити (Отаки) самцы вторглись с севера и преобразовали популяцию.
- В Веллингтоне (заповедник Отари-Уилтон-Буш) самцы появились в результате естественной потери хромосом и восстановили половое размножение в местной популяции, которая раньше была партеногенетической.
Самцы не могут учуять разницу
В исследовании также проверяли, могут ли самцы палочников по запаху отличить самок из половых популяций от бесполых самок.
Самцам предоставляли выбор для спаривания между самкой из половой популяции и бесполой самкой. Выяснилось, что самцы не могут отличить самок друг от друга.
- Самки из полностью женских популяций (бесполые) не используют сперму для производства потомства, и почти все их яйца вылупляются в дочерей. Поэтому для самца спаривание с такой самкой — пустая трата времени и энергии.
- Анализ химических веществ, выделяемых взрослыми самками (их запах), показал, что половые и бесполые самки пахнут одинаково, что объясняет неспособность самцов их различить.
- Самки накапливают химические вещества из своего рациона (листья растений) и выделяют их ночью, когда самцы ищут партнеров для спаривания.
Причина, по которой бесполые самки выделяют эти химические вещества, не нуждаясь в самцах, неизвестна. Но любой самец, путешествующий на юг, может быть привлечен "неправильным" типом самки.
Неожиданно исследование дало ответ на вопрос, что эволюционирует раньше в коммуникации насекомых: система передачи сигнала или система его приема.
- Палочники-фитофаги должны уметь распознавать запахи растений, чтобы находить пищу. Поскольку изучаемые химические вещества производятся растением-хозяином, вероятно, палочники могли обнаруживать свою пищу ещё до того, как самки начали использовать эти химические вещества для сигнализации.
- Таким образом, способность самцов обнаруживать запах эволюционировала раньше, чем самки начали использовать этот запах для половой коммуникации.
Из Таранаки в Великобританию
Вторая статья, "Потеря и возврат полового размножения у одного и того же вида палочника", опубликована в Molecular Ecology.
Исследование показало, что барьер для оплодотворения у палочников в Великобритании эволюционировал всего за 100 поколений, когда половое размножение было утрачено во время колонизации. Полностью женская популяция на островах Силли (у побережья Корнуолла) произошла от половой популяции из Таранаки.
- Эта британская популяция полностью женская и существует там около 100 лет.
- Сравнение генетического состава британской популяции с множеством новозеландских образцов показало их происхождение из Таранаки, где исходная популяция половая, с равным количеством самцов и самок.
Исследователи получили яйца из Великобритании по почте и содержали их в лаборатории физической изоляции в Новой Зеландии. Из яиц вылупились идентичные дочери, которые выросли во взрослых особей.
- Им предоставили местных новозеландских самцов, которые спаривались с этими британскими самками. Однако их потомство более чем на 95% состояло из дочерей.
- Сперматозоиды слились только с примерно 2% яиц, произведя потомство посредством полового размножения, что подтвердило наличие барьера для оплодотворения.