Чтобы проверить свою гипотезу компромисса, исследователи изучили формы и функции глаз и антенн, а также связанные с ними зрительные и обонятельные структуры мозга в общей сложности 62 видов дрозофил: «Род Drosophila предложил нам гораздо больший разброс в сенсорной экспрессии. чем мы ожидали в пределах одной тесно связанной группы насекомых. И действительно, у большеглазых видов были маленькие носы или усики, в то время как у видов с более крупными антеннами глаза были пропорционально меньшими », – говорит ведущий автор Иэн Кизи. Размер органов чувств, в свою очередь, отражает предпочтения, связанные с выбором растения-хозяина или спутника жизни. Мухи с большим носом чаще используют обонятельные сигналы, в то время как большеглазые мухи с большей вероятностью следуют визуальным сигналам.
«Детальный анализ глаз и антенн выявил весь спектр компромисса между зрением и обонянием: мы обнаружили виды, которые инвестировали в первую очередь в зрение, виды, у которых зрение и обоняние примерно равны, а также виды, которые полагаются в первую очередь на свое обоняние. , но ни у одного из изученных видов не было одновременно больших глаз и больших усиков », – объясняет Маркус Кнаден. Для своего анализа исследователи реконструировали первичные сенсорные структуры мозга, которые играют роль в зрении и обонянии, включая зрительные и антенные доли.
Кроме того, они использовали микроскопию с высоким разрешением, чтобы ближе изучить органы чувств различных видов мух. "Одна из причин, по которой животные должны выбирать либо хорошо развитую обонятельную систему, либо зрение, может заключаться в том, что в эмбриональном развитии оба органа чувств возникают из одной и той же структуры с ограниченным числом ядер. Таким образом, конкуренция за ресурсы, которая определяет, какой из двух органов чувств является более выраженным, происходит на очень ранней стадии развития », – говорит Билл Ханссон, глава отдела эволюционной нейроэтологии.
Важный вывод исследования заключается в том, что генетические черты связаны между собой.
Изменение одного признака может сильно повлиять на организм. Однако некоторые свойства изменить сложнее, особенно когда они связаны друг с другом. "Удивительно, что два так хорошо изученных чувства, такие как зрение и обоняние, обратно коррелированы. Теперь мы подозреваем, что существует эволюционное давление, которое заставляет насекомых уделять приоритетное внимание глазу или носу ", – говорит Ян Кизи.
Своим исследованием ученые хотят открыть новые возможности в так называемых исследованиях Eco-Evo-Devo. Эта область исследований основана на предположении, что концепции экологии (eco), эволюции (evo) и биологии развития (DevO) тесно связаны, а понимание экологических отношений также требует знаний об эволюции и развитии, и наоборот.
Хотя геномные данные доступны для многих видов, знания об их экологии часто отсутствуют. «Эти компромиссы, особенно в генетических модельных организмах, дают возможность определить механизмы того, как экология и эволюция формируют мир природы», – говорит Ян Кизи.
Ученые также хотят побудить другие исследовательские группы не смотреть только на хорошо известную Drosophila melanogaster, но и включить в свои исследования больше видов этого рода.
Обширные наборы данных этого исследования доступны в базе данных Max Planck Эдмонд, и исследователи могут использовать их для сравнения с другими видами дрозофилы всего рода.