Πώς βρίσκουν οι σκώροι τη φλόγα τους

Ένας αρσενικός Ευρωπαίος σκώρος τρυπητής καλαμποκιού (Ostrinia nubilalis) κάνει σεξ με ένα καουτσούκ διάφραγμα βυθισμένο στις σεξουαλικές φερομόνες ενός Ευρωπαίου σκώρου τρυπητή καλαμποκιού. Πίστωση: Kaley Mosto, Charles Lynn

Οι βιολόγοι έχουν ανακαλύψει ένα γονίδιο που ελέγχει την προτίμηση ζευγαρώματος για τους αρσενικούς ευρωπαίους σκώρους εκσκαφέων καλαμποκιού σε σχέση με τη γυναικεία φερομόνη.

Τα μυστικά της σεξουαλικής έλξης γίνονται λιγότερο μυστήριο – τουλάχιστον για τα ακάρεα. Μια ομάδα έξι αμερικανικών και ευρωπαϊκών ερευνητικών ομάδων, συμπεριλαμβανομένου του Πανεπιστημίου Tufts, ανακάλυψαν ένα γονίδιο που εκφράζεται στον εγκέφαλο ενός αρσενικού ευρωπαίου σκώρου εκσκαφέας καλαμποκιού που ελέγχει την προτίμησή του για τη γυναικεία φερομόνη. Αυτό συμπληρώνει μια προηγούμενη μελέτη ενός γονιδίου που εκφράστηκε στο θηλυκό αδένα φερομόνης που καθορίζει τον τύπο του μείγματος που εκπέμπει για την προσέλκυση αρσενικών. Η μελέτη αναφέρθηκε σήμερα (14 Μαΐου 2021) στις Επικοινωνία φύσης.

Οι επιπτώσεις υπερβαίνουν τη δημιουργία μιας καλύτερης εφαρμογής γνωριμιών για σφάλματα. Τώρα οι επιστήμονες μπορούν να αρχίσουν να αναρωτιούνται γιατί αλλάζουν οι προτιμήσεις ζευγαρώματος και οι προτιμήσεις ζευγαρώματος, κάτι που αποτελεί μακροχρόνιο παράδοξο, επειδή οποιαδήποτε αλλαγή μπορεί να μειώσει την ικανότητα ενός οργανισμού να ζευγαρώσει με επιτυχία. Η γνώση αυτών των δύο γονιδίων θα παρέχει καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι φερομόνες εξελίχθηκαν σε 160.000 είδη ακάρεων.

Φυσικά, ένας από τους σημαντικούς ρόλους για τις προτιμήσεις ζευγαρώματος είναι να διασφαλιστεί ότι δεν ταιριάζει με ένα εντελώς διαφορετικό είδος. Το σήμα που εκπέμπεται από τα θηλυκά πρέπει να προτιμάται από τα αρσενικά του ίδιου είδους για να διασφαλιστεί ότι τέτοια ζευγάρια έχουν παρόμοιο – έναν μηχανισμό που ονομάζεται διαφοροποιημένο ζευγάρωμα. Ο Ευρωπαίος τρυπητής καλαμποκιού είναι ενδιαφέρον γιατί υπάρχουν δύο τύποι, που ονομάζονται Ε και Ζ, με διαφορετικό ζευγάρωμα σε κάθε είδος. Παρόλο που τα δύο είδη μπορούν να ζευγαρωθούν μεταξύ τους σε αιχμαλωσία, ο Ε συχνά ζευγαρώνει με το Ε και το Ζ με το Ζ στο χωράφι. Για το λόγο αυτό, ο ευρωπαίος τρυπητής καλαμποκιού έχει χρησιμοποιηθεί ως πρότυπο για το πώς ένα είδος μπορεί να χωριστεί σε δύο, αφού τα δύο είδη φερομόνης ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά πριν από 50 χρόνια.

READ  Ο χάρτης δημοσιεύει την καταχώριση 56 προϊόντων

Αυτό σημαίνει ότι γνωρίζουμε τώρα – σε μοριακό επίπεδο – πώς ο χημικός συγκρητισμός βοηθά στη δημιουργία νέων ειδών. Ο Eric Dobman, καθηγητής βιολογίας στο Tufts College of Arts and Sciences και αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε ότι γενετικές αλλαγές παρόμοιες με τις προτιμήσεις φερομόνης θα μπορούσαν να βοηθήσουν να εξηγήσουν πώς δεκάδες χιλιάδες άλλα είδη ακάρεων παραμένουν ξεχωριστά.

Διάφορες πτυχές της έρευνας διεξήχθησαν από τους τρεις πρώτους συν-συγγραφείς Fotini Kotromapa του Πανεπιστημίου του Άμστερνταμ, Melanie Unbenhein του Ινστιτούτου Χημικής Οικολογίας Max Planck και Genevieve Kozak, πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Tufts και τώρα επίκουρος καθηγητής. Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης, Ντάρτμουθ. “Η επιτυχία της μελέτης μας μπορεί να αποδοθεί σε μια ομάδα με κοινό όραμα και έντονη αίσθηση του χιούμορ που βοήθησε να κάνει την επιστήμη αξιόλογη και διασκεδαστική”, δήλωσε ο Dubman.

Μία από τις εκπληκτικές ανακαλύψεις που έκανε η ομάδα ήταν ότι ενώ τα θηλυκά μπορούν να αλλάξουν τα σήματά τους στο μείγμα φερομονών που παράγουν, η προτίμηση στα αρσενικά καθοδηγείται από μια πρωτεΐνη που μεταβάλλει τα νευρικά κυκλώματα στον εγκέφαλο κατά την ανακάλυψη αντί να επηρεάζει τους υποδοχείς που είναι υπεύθυνοι για την επιλογή . Πάνω από τις φερομόνες.

Η προτίμηση για ένα συγκεκριμένο μείγμα φερομονών καθορίζεται από οποιαδήποτε από τις εκατοντάδες μεταβλητές που βρίσκονται στο γονίδιο της αρσενικής πόρτας. Οι παραλλαγές που σχετίζονται με το Bab δεν βρίσκονται σε μέρη του γονιδίου που κωδικοποιούν την πρωτεΐνη, αλλά σε μέρη που είναι πιθανό να προσδιορίσουν πόση πρωτεΐνη παράγεται, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει τα νευρικά κυκλώματα που εκτείνονται από τις κεραίες στον εγκέφαλο. Οι ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν τις ανατομικές διαφορές στα αρσενικά, συμπεριλαμβανομένου του βαθμού στον οποίο οι οσφρητικοί αισθητηριακοί νευρώνες έφτασαν σε διαφορετικά μέρη του εγκεφάλου του σκώρου και σχετίζονται με την έλξη τους στα θηλυκά Ε ή Ζ.

READ  Ένας άντρας πυροβολεί ένα άθλιο bobcat σε μια κλήση 911 μετά την επίθεση

“Αυτό είναι το πρώτο από τα 160.000 είδη στα οποία εντοπίστηκαν γονίδια για γυναικεία σηματοδότηση και αρσενική προτίμηση”, δήλωσε ο Astrid Groot του Πανεπιστημίου του Άμστερνταμ, ο οποίος βοήθησε επίσης στον εντοπισμό του γονιδίου που ελέγχει τη μεταβολή της φερομόνης στα θηλυκά Ε και Ζ. “Αυτό μας παρέχει πλήρεις πληροφορίες σχετικά με την εξέλιξη της επιλογής συνεργατών και έναν τρόπο για να εκτιμήσουμε πόσο στενά αυτές οι επιλογές σχετίζονται με την εξέλιξη των χαρακτηριστικών και των δημογραφικών στοιχείων.”

Η ικανότητα πρόβλεψης ζευγαρώματος μπορεί επίσης να βοηθήσει στον έλεγχο της αναπαραγωγής εντόμων. Ο ευρωπαίος τρυπητής καλαμποκιού είναι ένα σημαντικό παράσιτο πολλών γεωργικών καλλιεργειών εκτός από το καλαμπόκι. Στις Ηνωμένες Πολιτείες, κοστίζει σχεδόν 2 δισεκατομμύρια δολάρια κάθε χρόνο για την παρακολούθηση και τον έλεγχο. Είναι επίσης ο πρωταρχικός παράσιτος στόχος για γενετικά τροποποιημένες πρωτεΐνες “Bt αραβόσιτος” που προέρχονται από το βακτήριο Bacillus thuringiensis. Ενώ ο αραβόσιτος Bt εξακολουθεί να είναι αποτελεσματικός έλεγχος του σκώρου που τρυπάει το καλαμπόκι στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι τριβείς αραβοσίτου στη Νέα Σκωτία αναπτύσσουν τώρα αντίσταση σε μια άλλη ομάδα αραβοσίτου Bt.

“Τα αποτελέσματά μας θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην πρόβλεψη εάν η αντίσταση στο Bt θα μπορούσε να εξαπλωθεί από τη Νέα Σκωτία μέχρι τη ζώνη καλαμποκιού στις Ηνωμένες Πολιτείες ή αν το ποικίλο ζευγάρωμα θα μπορούσε να το αποτρέψει ή να το καθυστερήσει”, δήλωσε ο συν-συγγραφέας David Haykel του Ινστιτούτου Χημικής Οικολογίας Max Planck Μελετά επίσης πώς εξελίχθηκαν τα έντομα για την καταπολέμηση των βακτηρίων. “Το καλαμπόκι Bt επέτρεψε μια σημαντική μείωση στη χρήση χημικών φυτοφαρμάκων και η πρώτη προτεραιότητα πρέπει να είναι η διατήρηση των περιβαλλοντικών οφελών του για όσο το δυνατόν περισσότερο.”

READ  Πώς διακρίνουν οι αράχνες τα ζωντανά από τα μη ζωντανά χρησιμοποιώντας οπτικά στοιχεία που βασίζονται στην κίνηση

Αναφορά: 14 Μαΐου 2021 Επικοινωνία φύσης.
DOI: 10.1038 / s41467-021-23026-x

Πίστωση: Max Planck Geiselschaft, EU Horizon 2020, Υπουργείο Γεωργίας των Ηνωμένων Πολιτειών, Σταθμός Iowa Farm and Home Economics, Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *