Табачные бражники всегда находят нужный запах
Исследователи из Института химической экологии Макса Планка выяснили, как табачные бражники (Manduca sexta) способны обнаруживать важные для них запахи на сложном фоне других ароматов. Анализируя специфические паттерны активности, которые запахи вызывали в мозге мотыльков, учёные показали, что обоняние позволяет им не только чувствовать интенсивные цветочные ароматы источников нектара, но и находить довольно слабый запах растений-хозяев, на которых развиваются их личинки. Поразительно, что бражники могут надёжно обнаруживать запахи своих растений-хозяев, несмотря на множество фоновых запахов, испускаемых другими соседними растениями.
Запахи из естественной среды обитания
Для экспериментов учёные собрали запахи из естественной среды обитания бражников в Аризоне (США):
- Важные источники нектара: цветочные ароматы агавы, Mirabilis longiflora (мирабилиса) или дурмана.
- Растения-хозяева для гусениц: например, листья Datura wrightii и дьявольского когтя (Proboscidea parviflora).
- Запахи соседних растений (всего 17 видов), собранные ночью, чтобы максимально приблизиться к естественной смеси, с которой сталкиваются мотыльки.
Восприятие этих запахов изучали на уровне антенн (обонятельного органа) и мозга у девственных и уже спарившихся самок с помощью:
- Электроантеннографии в сочетании с газовой хроматографией.
- Кальциевой визуализации активности нейронов, обрабатывающих запахи, в мозге.
Разная интенсивность и значение запахов
- Сильные цветочные ароматы (агава, дурман) вызывают наиболее сильный ответ как антенн, так и мозга у всех самок. Их идентификация, по-видимому, не представляет сложности.
- Слабые запахи растений-хозяев для откладки яиц содержат те же компоненты, что и у других растений, но в характерном для каждого вида типичном соотношении. Антенны распознают отдельные компоненты этих запахов.
- Паттерны активности в мозге, вызываемые запахами растений-хозяев, сильно отличаются от паттернов других растительных запахов. Эта разница усиливается после спаривания: самка становится практически «незамечающей» запахи растений, не подходящих для откладки яиц.
Эволюционный контекст и дальнейшие исследования
Специализация на определённых растениях-хозяевах, связанная с адаптацией к защитным механизмам растений, сопровождается предпочтением их запахов. Отвращение к запахам растений, на которых питаются конкуренты, также не удивительно.
В дальнейшем учёные планируют изучить родственные виды бражников, чьи личинки развиваются на других растениях. Интересно, что самки табачного бражника, особенно после спаривания, сильно реагировали на запахи растений-хозяев этих других видов (дикий виноград для Achemon sphinx и Chilopsis linearis для Manduca rustica). Это может быть своего рода «стоп-сигналом» для откладки яиц.
Исследование помогает лучше понять сложные химические взаимодействия между растительными запахами и множеством насекомых, взаимодействующих с этими растениями.
Исследование опубликовано в eLife.