Эволюция гениталий плодовой мушки: как экологическая ниша влияет на видообразование

Ученые из Токийского столичного университета обнаружили, что эволюция уникального яйцеклада у самок плодовой мушки Drosophila suzukii, вызванная средой обитания, привела к сопряженной эволюции (коэволюции) гениталий самцов.

Ключевые открытия

  • Экологический драйвер: Тонкий, пилообразный яйцеклад самки D. suzukii эволюционировал, чтобы прокалывать жесткую кожицу созревающих фруктов. Это дало виду доступ к новой экологической нише, в отличие от других видов дрозофил, предпочитающих мягкие, гниющие фрукты.
  • Механическая коэволюция: Новый яйцеклад создал механическое препятствие при спаривании. Это потребовало значительных изменений в гениталиях самцов для успешной копуляции.
  • Изменение позиции спаривания: Сделав кутикулу прозрачной, исследователи напрямую подтвердили, что изменения яйцеклада привели к кардинальному изменению позиции спаривания мух.
  • Структурная адаптация самцов: Гениталии самцов D. suzukii изменили структуру, чтобы прочно зацепляться за конец яйцеклада, перестав полагаться на парамеры (шипы, помогающие самцу удерживаться). Эксперименты показали, что у родственных видов нарушение контакта парамеров с гениталиями самки резко снижает репродуктивный успех, тогда как на D. suzukii это влияет меньше.
  • Репродуктивная изоляция: Новая морфология гениталий самцов D. suzukii оказалась несовместимой с более короткими яйцекладами других плодовых мушек. Это затруднило межвидовое скрещивание, эффективно изолировав D. suzukii и направив вид по иному эволюционному пути.

Значение исследования

Работа демонстрирует, что двойная функция женских гениталий (как орган для спаривания и откладки яиц) создала обратную связь в механике полового контакта. Экологически обусловленное изменение яйцеклада запустило коэволюцию, изменив форму и функцию гениталий другого пола и повлияв на путь видообразования.

Этот механизм может быть универсальным для понимания того, как экологические изменения через коэволюцию гениталий приводят к образованию новых видов в природе.