Авг 30, 2016 Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий

У мух, развивавшихся в движение пары поколений на различных питательных средах, изменяются брачные предпочтения: они начинают предпочитать партнеров, чьи прородители жили на экий же среде. До этого времени имелось мрачно, по каким признакам мухи различают своих от чужих. Оказалось, что главную роль в этом играют бактерии, развивающиеся в кишечном тракте мух при различной диете: мухи предпочитают партнеров со сходной бактериальной флорой.

У мух, развивавшихся в процесс пары поколений на различных питательных средах, изменяются брачные предпочтения: они начинают предпочитать партнеров, чьи прородители жили на этакий же среде. До этого времени водилось мрачно, по каким признакам мухи различают своих от чужих. Оказалось, что главную роль в этом играют бактерии, развивающиеся в кишечном тракте мух при различной диете: мухи избирают партнеров со сходной бактериальной флорой.

Избирательность при выборе брачного напарника играет главную роль в эволюции. К примеру, ежели у группы особей разовьется склонность к предпочтению своих при образовании брачных пар, этакая группа зарабатывает шанс обособиться в отдельный вид (сантим.: Видообразование собственное тяжба каждого, Элементы, 15.02.2006; Стресс содействует близкородственным скрещиваниям, Элементы, 19.03.2009). Самое занимательное, что по последней мере у неких животных этакая склонность к предпочтению собственных (положительная ассортативность при спаривании) может развиться очень живо итого за немножко поколений жизни в необыкновенных соглашениях (сантим.. обзор тестов, в тот или иной это водилось продемонстрировано), черкают .

Один-одинешенек из самых ярчайших тестов экого рода провела в баста 1980-х годов Диана Додд (Diane Dodd) из Йейльского института (Dodd D. M. B., 1989. Reproductive isolation as a consequence of adaptive divergence in Drosophila pseudoobscura (PDF, 130 Кб) // Evolution. 43(6). P. 13081311). Додд забрала восемь линий мух Drosophila pdseudoobscura, происходящих от одной естественной популяции, и расположила их в необыкновенные, стрессовые обстоятельства: четыре полосы водились посажены на диету из мальтозы, четыре вторые на крахмал. Потом водились проведены испытания на избирательность при спаривании. Оказалось, что у мух итого за один-одинешенек год (менее 23 10-ов поколений) сформировалась ясно выраженная положительная ассортативность при выборе напарника: мальтозные мухи предпочитали спариваться с мальтозными, крахмальные с крахмальными. Каким образом сформировались экие предпочтения, водилось мрачно: ведь мухи не подвергались отбору на избирательность при спаривании, все 8 лабораторных линий жили в изоляции товарищ от приятеля. Избирательность сформировалась автоматом, как побочное следствие адаптации к различным средам.

Этот и вторые сходственные опыты поставили перед исследователями два генеральных вопросца:

1) Отчего опосля адаптации к жизни в контрастных соглашениях мухи (и вторые насекомые) начинают предпочитать своих в качестве брачных партнеров? Быть может, это необыкновенная адаптация, дозволяющая недопустить размывания нужных комплексов аллелей, благодаря тот или другой предки смогли выжить в стрессовых соглашениях?

2) Как, по каким признакам они различают собственных от чужих? Надобно огласить, что в схожих опытах ругательное поколение перед тестами на избирательность выращивают на схожей нормальной среде, так что они не могут различить друг дружку нетрудно по аромату корма (к примеру, крахмала либо мальтозы). Они распознают собственных и чужих по каким-то изменениям, тот или другой произошли с самими животными в итоге адаптации к новеньким соглашениям.

Природно водилось представить, что идет речь о генетических конфигурациях, произошедших под деяньем отбора. Это могло иметься, к примеру, изменение частот каких-то аллелей, понижение генетического полиморфизма и рост гомозиготности. Все же новейшие опыты, проведенные исследователями из Израиля и США, представили, что главную роль в принесенном случае играют не конфигурации генома самих мух, а преображенья микрофлоры микробов-комменсалов комплекса микроорганизмов, живущих на теле и в кишечном тракте насекомых.

Творцы повторили опыт Додд с незначительными переменами. Они действовали не с D. pseudoobscura, а с наиболее классическим объектом D. melanogaster. Начальную лабораторную линию разделили на две: одну выращивали на обыкновенном корме, основанном на кукурузной пытке и патоке, вторую на крахмале, как в опытах Додд. По прошествии определенного числа поколений число мух из каждой полосы пересаживали на обычную среду и ожидали очередное поколение, а потом проводили испытания на избирательность. Для этого 4 целомудренных самцов и самок (по одной паре из каждой популяции) сажали в пробирку и глядели, кто с кем спарится. Мухам целили точки крыльев, чтоб можнож водилось их различить; особые контрольные испытания представили, что ловки не влияют на итог.

Вначале творцы проверили избирательность мух опосля 11 поколений жизни на контрастных средах. Итог вышел этакий же, как у Додд: мухи показали четкую положительную ассортативность. Из 38 спариваний в 29 вариантах образовались пары своих со своими (гомогамные спаривания), и только лишь 9 разов крахмальные мухи спарились с паточными (гетерогамные спаривания).

После чего цельный опыт был повторен, но сейчас избирательность инспектировали в каждом поколении. Результаты оказались неожиданными. Можнож водилось бы представить, что положительная ассортативность развивается равномерно по мере адаптации мух к многообразным соглашениям. Ничего сходственного не водилось найдено: теснее опосля главного поколения наблюдалось точное предпочтение своих, и в предстоящем оно оставалось ориентировочно таковым же, не усиливаясь, да и не снижаясь, вплоть до 37-го поколения, иной раз опыт был прекращен. Итого водилось записанно 571 гомогамных и 329 гетерогамных спариваний. Ранее никто не следил возникновение эких предпочтений итого за одно поколение.

A схема опыта; starch среда на основанию крахмала, CMY обычная среда, включающая кукурузную пытку (cornmeal), патоку (molasses) и дрожжи (yeast). B результаты тестирования на избирательность опосля 11 поколений. Вышина столбиков отражает численность спариваний. Набросок из обговариваемой статьи в PNAS

Творцы провели контрольный опыт: две популяции мух выращивали в процесс 27 поколений изолированно, но на схожей (паточной) среде. В данном варианте никакой ассортативности не показалось: мухи идиентично охотно спаривались как со родными, так и с чужими. Означает, тяжба не в изолированном развитии популяций, а конкретно в различных соглашениях жизни. Этакий же итог был заработан и Дианой Додд: ее мальтозные мухи не сооружали расхождений меж партнерами из своей полосы и 3-мя иными мальтозными чертами; то же самое наблюдалось и в 4 крахмальных чертах.

После чего творцы снова повторили начальный опыт, помещая ругательное поколение мух перед тестированием в пробирки со средой, держащей антибиотик (тетрациклин, рифампицин, стрептомицин либо все три продукта сходу). Оказалось, что эта процедура приводит к полному исчезновению избирательности. Сейчас мухи спаривались с кем ни попадя, не сооружая никаких расхождений меж родными и чужими (в корпоративной трудности водилось записанно 267 гомогамных и 263 гетерогамных спаривания).

Этот итог теснее дозволял представить, что мухи распознают собственных и чужих по микрофлоре, все же его можнож водилось интерпретировать и по другому (быть может, сами лекарства каким-то образом сооружают мух неразборчивыми). В надлежащем опыте мух, обработанных антибиотиком, второй раз заражали той либо другой микрофлорой. Из крахмальной и паточной сред, в тот или иной жили мухи, выделили микробов и заразили ними пробирки со стерильной паточной средой. В пробирки посадили вылеченных антибиотиками мух, и теснее сквозь одно поколение у их восстановилась положительная ассортативность. Мухи вновь замерзли предпочитать своих, другими словами живших на среде с этакий же микрофлорой (желая сама среда на этот разов имелась однообразная).

Творцы изучили микрофлору крахмальных и паточных мух и узнали, что она достаточно разнородна и включает 10-ки внешностей бактерий. Основное различие состояло в том, что в микрофлоре крахмальных мух оказалось ориентировочно в 10 разов преимущественно микробов рода Lactobacillus. У крахмальных мух обнаружилось в среднем ориентировочно по 230 000 этих микробов на муху, а у паточных только лишь по 26 000. В особенности бурно расплодились в крахмальных мухах бактерии Lactobacillus plantarum. По-видимому, большая часть этих микробов живет в кишечном тракте мух, где они вырабатывают фермент амилазу, тем подсобляя родным обладателям переваривать крахмал.

В ходе тестов каждое новое поколение мух пересаживали в стерильную среду. Потому бактерии могли туда попасть только лишь вкупе с мухами. Выяснилось, что бактерии L. plantarum в маленьком числе живут в мухах из начальной, предковой популяции. Ежели мух растить на паточной среде, численность этих микробов остается басистой. Все же переход на крахмальную диету приводит к бурному размножению микробов L. plantarum. Последующие опыты представили, что для того, чтоб показалась положительная ассортативность при выборе напарника, довольно продержать крахмальных мух, вылеченных антибиотиком, в процесс один-одинешенек поколения на среде, зараженной только лишь микробами этого внешности. Вторые составляющие микрофлоры крахмальных мух экого конструктивного воздействия на брачные предпочтения не оказывают.

Творцы также измерили численность многообразных углеводородных феромонов (сантим..: Феромоны не завлекают, а принуждают задуматься, Элементы, 19.10.2009) на поверхности тела крахмальных и паточных мух до и опосля обработки антибиотиками. Оказалось, что по концентрации пары феромонов крахмальные и паточные мухи достаточно резко различаются товарищ от приятеля. Обработка антибиотиками, во-основных, понижает совместное численность выделяемых феромонов, во-вторых, выравнивает различия меж паточными и крахмальными мухами (правда, не целиком, а едва лишь частично). На основанию этих результатов творцы представили, что мушиная микрофлора может влиять на численность и состав выделяемых углеводородных феромонов. Вообщем, не исключено, что мухи могут прямо детектировать пребывание микробов либо товаров их жизнедеятельности на теле напарника. Не тайна, что млекопитающие определяют зараженность сородичей теми либо другими микробами с помощью особых иммунологических рецепторов вомероназального органа (Иммунная налаженность подсобляет животным различать нездоровых сородичей от здоровых по аромату, Элементы, 24.04.2009). Быть может, и у насекомых водится подобная вероятность. Им мог бы сориентировать в этом, к примеру, полиморфный белок DSCAM, о тот или иной поведано в заметках Раскрыта сокровенна иммунной порядка насекомых (Элементы, 27.06.2006) и Развитие сердитой порядка и иммунитета у насекомых контролируется один-одинехонек и этим же белком (Элементы, 19.09.2007).

По воззрению создателей, их открытие подкрепляет предложенную ними ранее хологеномную теорию эволюции, сообразно тот или другой главной единицей отбора прибывает не изолированный организм со родным индивидуальным геномом, а холобионт, либо сверхорганизм, другими словами симбиотический комплекс, состоящий из животного-владельца и целых его микроскопических сожителей (Zilber-Rosenberg I., Rosenberg E., 2008. Role of microorganisms in the evolution of animals and plants: the hologenome theory of evolution // FEMS Microbiol Rev 32: 723735; Rosenberg E., Sharon G., Zilber-Rosenberg I., 2009. The hologenome theory of evolution contains Lamarckian aspects within a Darwinian framework // Environmental Microbiology 11(12): 29592962). В Рф идентичные идеи немножко ранее начал развивать А. Б. Савинов из Нижегородского института, тот или иной предложил термин аутоценоз, недалекий, но не схожий по смыслу холобионту.

Исследование изобразило, что выбор брачного напарника у мух зависит не совсем только от их собственного генома, да и от симбиотических микробов, владеющих родными геномами. Беря во внимание, что методы выбора брачного напарника могут оказывать самое радикальное воздействие на ход эволюции, приходится признать, что в этакий ситуации теснее тяжело осматривать эволюцию мух раздельно от эволюции их бактериальных симбионтов. С точки зрения хологеномной теории, размножение микробов L. plantarum в кишечном тракте крахмальных мух подобно мультипликации (умножению) генов, в том числе генов амилазы, в хологеноме холобионта.

Таковым образом, конфигурации соглашений среды могут приводить к стремительным изменениям состава микрофлоры у насекомых. Это, в близкую очередь, содействует стремительному формированию положительной ассортативности и частичной репродуктивной изоляции, что готов стать главным шагом на пути к разрезу начального внешности на два. Сейчас мы знаем, что конкретно изменяется у мух (мушиных холобионтов, по выражению создателей) при выращивании на контрастных средах и по какому признаку они различают собственных от чужих. Правда, по-минувшему не совершенно светло, отчего они предпочитают скрещиваться с партнерами, владеющими сходной микрофлорой, и каковы молекулярные и нейрологические механизмы различения особей с различными комплектами симбионтов.

Источник: Gil Sharon, Daniel Segal, John M. Ringo, Abraham Hefetz, Ilana Zilber-Rosenberg, Eugene Rosenberg. Commensal bacteria play a role in mating preference of Drosophila melanogaster // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. Published online before print November 1, 2010.

Сантим.. также:
1) Видообразование собственное тяжба каждого, Элементы, 15.02.2006.
2) Стресс содействует близкородственным скрещиваниям, Элементы, 19.03.2009.
3) Как отличить собственных от чужих? Неканонические механизмы репродуктивной изоляции.
4) Иммунная налаженность подсобляет животным различать нездоровых сородичей от здоровых по аромату, Элементы, 24.04.2009.
5) Куликов А. Мтр., Марков А. В. Иммунная налаженность, стресс и видообразование: звенья одной цепи? (PDF, 335 Кб) // Природа. 2009. 10. Стр. 1117.