Последствия выходят за рамки создания лучшего приложения для знакомств с ошибками. Теперь ученые могут начать спрашивать, почему брачные сигналы и брачные предпочтения вообще меняются, что является давним парадоксом, поскольку любое изменение может снизить способность организма к успешному спариванию.
Знание этих двух генов позволит лучше понять, как эволюционировали феромоны 160000 видов бабочек.
Конечно, одна из важных ролей в предпочтениях при спаривании – убедиться, что вы не подходите к совершенно другому виду. Сигнал, посылаемый самками, должен отдаваться предпочтением самцам одного и того же вида, чтобы гарантировать, что одинаковые пары похожи друг на друга – механизм, называемый ассортативным спариванием.
Кукурузный мотылек европейский интересен тем, что существует два типа, называемые E и Z, с ассортативным спариванием внутри каждого типа. Несмотря на то, что эти два типа могут быть связаны друг с другом в неволе, E в основном спаривается с E, а Z с Z в поле. По этой причине европейский кукурузный мотылек использовался в качестве модели того, как один вид может разделиться на два, с тех пор, как два типа феромонов были впервые обнаружены 50 лет назад.
"Это означает, что теперь мы знаем – на молекулярном уровне – как химическое сватовство помогает в формировании новых видов. Подобные генетические изменения в предпочтении феромонов могут помочь объяснить, как десятки тысяч других видов бабочек остаются отдельными », – сказал Эрик Допман, профессор биологии Школы искусств и наук Тафтса и автор исследования.
Различные аспекты исследования были проведены тремя соавторами Фотини Кутроумпа из Амстердамского университета, Мелани Унбехенд из Института химической экологии Макса Планка и Женевьев Козак, бывшим научным сотрудником докторантуры Университета Тафтса, а ныне доцентом в Университете Тафтса. Массачусетский университет, Дартмут. «Успех нашего исследования можно отнести к команде с общим видением и сильным чувством юмора, которая помогла сделать науку стоящей и увлекательной», – сказал Допман.
Одно из неожиданных открытий, сделанных командой, заключалось в том, что, хотя самки могут варьировать свои сигналы в смеси производимых ими феромонов, предпочтение у самцов обусловлено белком, который изменяет нейронную схему их мозга, лежащую в основе обнаружения, а не влияет на рецепторы, ответственные за выбор. вверх феромоны.
Предпочтение определенному коктейлю из феромонов определяется любым из сотен вариантов, обнаруженных в гене bab у самца.
Соответствующие варианты bab находятся не в частях гена, которые кодируют белок, а в частях, которые, вероятно, определяют, сколько белка вырабатывается, что, в свою очередь, влияет на нейронные цепи, идущие от антенн к мозгу. Исследователи смогли определить анатомические различия у самцов, в том числе охват обонятельных сенсорных нейронов в разных частях мозга бабочки, и связать их с их влечением к самкам E или Z.
«Это первый вид бабочек из 160000, у которого были идентифицированы как гены передачи сигналов самок, так и гены предпочтений самцов», – сказала Астрид Гроот из Амстердамского университета, которая также помогла идентифицировать ген, контролирующий различие феромонов у самок E и Z. "Это дает нам полную информацию об эволюции выбора партнера и способ измерить, насколько тесно этот выбор связан с эволюционирующими чертами характера и популяциями."
Способность предсказывать спаривание также может помочь контролировать размножение насекомых-вредителей. Кукурузный мотылек является значительным вредителем многих сельскохозяйственных культур, помимо кукурузы. В U.S., мониторинг и контроль обходятся в 2 миллиарда долларов в год.
Он также является основной мишенью для генетически модифицированной кукурузы Bt, которая экспрессирует инсектицидные белки, полученные из бактерии Bacillus thuringiensis. В то время как Bt кукуруза остается эффективным средством борьбы с кукурузной мотылькой в U.S., кукурузные мотыги в Новой Шотландии теперь развивают устойчивость к другому сорту кукурузы Bt.
«Наши результаты могут помочь предсказать, может ли устойчивость к Bt распространиться от Новой Шотландии до кукурузного пояса США.S., или может ли ассортативное спаривание предотвратить или отсрочить его », – сказал соавтор Дэвид Хекель из Института химической экологии Макса Планка, который также изучает, как насекомые развивают устойчивость к Bt. "Bt-кукуруза позволила значительно сократить использование химических инсектицидов, и сохранение ее экологических преимуществ как можно дольше должно стать приоритетом."