|
| updated 26.04.12 17:43 26.04.12 17:41 |
Emet   | Окраска самцов бумажных ос — индикатор их социальн |
ru |
Окраска самцов бумажных ос — индикатор их социального статуса
26.03.12 | Этология, Энтомология, Варвара Веденина | Комментарии (9)
Бумажные осы Polistes dominulus на гнезде. Изображение с сайта www.amentsoc.org
Самцы некоторых видов бумажных ос имеют характерные желтые пятна на верхней стороне брюшка. Оказывается, изменчивость по размеру и форме этих пятен небезразлична для ос. Поведенческие эксперименты показали, что морфология пятен определяет социальный статус самца и его успех у самок. Американские биологи попытались объяснить предпочтения самок бумажных ос действием полового отбора по механизму гандикапа.
Как только не изощряются самцы в процессе ухаживания, чтобы привлечь внимание самок! Заводят себе цветное оперение или яркую окраску, танцуют, поют, строят замки или шалаши, обзаводятся длинными хвостами и так далее. У некоторых животных самцы устраивают так называемые тока — групповые демонстрации брачных сигналов. Давно известны тока тетеревов или глухарей, однако такие групповые демонстрации теперь показаны для самых разных групп животных. Классическое токовище представляет собой некоторую территорию, где самцы разных рангов занимают разные позиции: в центре собираются самцы самого высокого ранга, или доминантные самцы, а чем дальше к периферии, тем ниже ранг самца. Обычно самки стремятся выбрать доминантного самца, который находится в центре токовища. На таких токах самцы часто дерутся за более выгодное место и попутно устраивают демонстрационные танцы перед самками. Выделяют, однако, и другой тип токов, основанных в основном на акустической коммуникации и характерных, например, для летучих мышей или попугаев. В этом случае токующие самцы могут находиться на большом расстоянии друг от друга.
Бумажные осы из рода Polistes устраивают классические тока. Свое название они получили за способность строить гнезда из материала, похожего на бумагу, который получается при пережевывании и смачивании клейкой слюной волокон древесины. Элизабет Тиббетс из Мичиганского университета в США давно исследует социальное поведение этих насекомых (см., например, Осы узнают друг друга по лицам, чтобы поддерживать жесткую социальную структуру, «Элементы», 06.12.2011). В ее лаборатории было, в частности, показано, что самцы бумажных ос токуют на столбах изгородей, крышах или стенах домов, верхушках деревьев; таким образом, токовища обычно занимают трехмерные пространства. Самки влетают или вползают в ток и выбирают приглянувшегося им самца.
По каким же признакам самка бумажных ос выбирает себе партнера? Биологи из лаборатории Тиббеттс решили исследовать эту проблему на P. dominulus (возможно, более правильное название этого широко распространенного вида P. dominula, но авторы используют первый вариант). Биологи предположили, что для самок могут быть важны два желтых пятна на спинной поверхности брюшка самца (рис. 1). Такое предположение было основано на том, что эти пятна очень изменчивы по размеру и форме, причем изменчивость гораздо больше выражена у самцов, чем у самок.
Рис. 1. Фотографии самца бумажной осы (а), его брюшка сверху (b) и сбоку (c). Белой рамкой обведены пятна, которые исследовались в работе. Морфологию пятен измеряли на основании их длины L и высоты H (d) и области пятна в пикселях (e). Изображение из обсуждаемой статьи в Animal Behaviour
Чтобы проводить эксперименты с осами, авторы предварительно собирали гнезда в природе и переносили их в лабораторию. У 162 самцов были измерены пятна на брюшке, как это показано на рис. 1, d и e, и на основании этих измерений был посчитан так называемый индекс формы пятна (рис. 2). Самый маленький индекс соответствовал овальному и маленькому пятну, самый большой — большому пятну неправильной формы.
Рис. 2. Фотографии пятен на брюшке бумажной осы, варианты представлены по мере увеличения индекса формы пятна. Изображение из обсуждаемой статьи в Animal Behaviour
Перед тем как выяснять предпочтения самок, авторы помещали двух самцов из разных гнезд на экспериментальную арену размером 8×8×2 см и давали им возможность подраться в течение двух часов. В результате драки один самец побеждал. Победа определялась легко: победитель (далее — доминант) забирался на побежденного (далее — подчиненного), тогда как тот становился покорным, приседал к субстрату и опускал антенны. После этого самцов отсаживали в индивидуальные садки на 24 часа, а потом использовали в тестах на предпочтения самок.
Одну самку сажали вместе с двумя самцами (которые перед этим подрались друг с другом и выяснили, кто из них главнее), и смотрели, кого из двух самцов она предпочтет. В 37 из 100 экспериментов самки спаривались с одним самцом из каждой пары, но в 44 из 100 экспериментов самки копулировали с обоими самцами. Как же в последнем случае определяли предпочтения самки? Оказывается, самка всегда копулировала с одним самцом дольше, чем с другим. Кроме того, она больше чистила предпочитаемого самца и никогда не проявляла по отношению к нему агрессии.
Когда авторы посчитали корреляцию между статусом самца и индексом формы пятна на брюшке, то оказалось, что чем выше статус самца, тем пятна меньше и тем более правильную форму они имеют (рис. 3). Подчиненные самцы, напротив, имели пятна большего размера и неправильной формы. Когда посчитали зависимость формы пятен от успеха у самок, то оказалось, что больший успех у самок имели те самцы, которые имели маленькие пятна правильной формы.
Рис. 3. Связь между статусом самца по результатам драк между самцами (ось Y) и индексом формы пятна (ось X). Стрелки обозначают средние значения индекса. Чем меньше пятна и чем правильней их форма, тем выше статус самца. Изображение из обсуждаемой статьи в Animal Behaviour
Чтобы доказать, что размер и форма пятен действительно важны для ос при определении статуса, авторы провели еще один тип экспериментов. После ссаживания и драки двух самцов один из них (случайно выбранный) подвергался косметической процедуре. В половине случаев его пятна частично закрашивали черной краской таким образом, чтобы они выглядели маленькими и аккуратными. В другой половине экспериментов самцу наносили краску на нижнюю поверхность брюшка. Это служило в качестве контроля, чтобы исключить возможные последствия действия краски на поведение насекомого. После этого самцов опять ссаживали и исследовали результаты драки. Поскольку покрашенные и неокрашенные самцы выбирались случайно, то в контроле покрашенный самец должен был обыграть неокрашенного примерно в половине случаев. Если же пятна служат индикатором статуса, то окрашенные самцы должны были бы побеждать чаще, чем неокрашенные. Так же исследовали и предпочтения самок.
Что же получилось? Самцы с экспериментально уменьшенными пятнами выигрывали чаще, чем это должно было бы получиться по случайной вероятности (в 72% случаев). Окрашивание нижней поверхности брюшка, напротив, никак не влияло на изменение статуса — эти самцы выигрывали лишь в 52% случаев. Самки также обращали внимание на размер пятен, выбирая самцов с уменьшенными пятнами в 73% случаев и не давая предпочтений контрольным самцам, у которых была окрашена нижняя поверхность брюшка (рис. 4).
Рис. 4. Доля экспериментов, в которых покрашенные (черные столбики) и непокрашенные (серые столбики) самцы побеждали в драках (dominance trials) или оказывались предпочтительными для самок (mating trials). Звездочки обозначают достоверность различий. Изображение из обсуждаемой статьи в Animal Behaviour
Окончательный вывод этой работы такой: морфология пятен на верхней стороне брюшка бумажных ос является индикатором социального статуса самцов. Чем меньше и аккуратнее пятна, тем выше ранг самца и тем больше его успех у самок. Тот факт, что и самцы, и самки бумажных ос прекрасно распознают орнамент на теле друг друга, только подтверждает результаты исследования на другом виде бумажных ос (см. Осы узнают друг друга по лицам, чтобы поддерживать жесткую социальную структуру, «Элементы», 06.12.2011).
Согласно популярной концепции гандикапа (см., например, Как правильно выбрать партнера (полезные советы для девушек), «Элементы», 01.11.2006), сформулированной в 1975 г. израильским эволюционистом Захави (Amotz Zahavi), лишь тот брачный сигнал, который вреден для выживания, имеет значение для самок. Если самец имеет очень длинный хвост, который мешает ему улетать от хищников, или издает очень громкий сигнал, привлекающий тех же хищников, то это свидетельствует о высокой приспособленности и хороших генах этого самца.
Возникает вопрос, насколько дорого дается осам формирование аккуратных пятен на брюшке? Похоже, что не очень дорого. Считается, что продукция пигментов, которые ответственны за окраску брюшка, — меланинов и птеринов — не требует больших затрат. С другой стороны, авторы статьи подчеркивают, что этот вопрос довольно плохо изучен и требует дальнейших исследований. А еще исследователи отмечают, что некоторые аспекты поведения общественных насекомых также на редкость слабо исследованы, несмотря на то что эти насекомые уже переходят в ранг модельных организмов. Так что у начинающих этологов еще море работы!
Источник: Amanda S. Izzo, Elizabeth A. Tibbetts. Spotting the top male: sexually selected signals in male Polistes dominulus wasps // Animal Behaviour. 2012. V. 83. Pp. 839–845.
|
| Comments: 2 | |
| |
|
|
| updated 15.09.12 18:45 26.04.12 08:27 |
Tresspaser | |
ru |
...
|
|
| |
|
|
| updated 24.04.12 15:16 24.04.12 14:51 |
Emet | ...((( |
ru |
incorrect img url
2030 год. Отмечается двадцатилетие реформы образования. С докладом в Академии наук выступает Фурсенко:
— Такого, как у нас, образования нет нигде! Я облетел весь земной шар и знаю…
Из зала возмущенные возгласы:
— Не может быть! Земля плоская! Предметы тяжелее воздуха летать не могут! А если что и взлетит Божией милостью — разобьётся о небесную твердь!
|
|
| |
|
|
| updated 23.04.12 22:27 23.04.12 14:15 |
Emet | 23.04.12 14:12 Emet достиг уровня 10! |
ru |
|
3 года + ещё 2 года перерыва)
|
| Comments: 12 | |
| |
|
|
| updated 22.04.12 15:10 22.04.12 15:08 |
Emet | Дрожжи занимаются сексом не от хорошей жизни |
ru |
18.04.12 | Эволюция, Генетика, Микробиология, Александр Марков | Комментарии (29)
Рис. 1. Жизненный цикл дрожжей Saccharomyces cerevisae. Изображение с сайта upload.wikimedia.org
Эволюционные эксперименты, проведенные новозеландскими биологами, показали, что половое размножение не дает дрожжам преимуществ в стабильных благоприятных условиях, зато помогает адаптироваться к неблагоприятным (стрессовым) ситуациям. Увеличение темпа мутирования в 10 раз в благоприятных условиях не влияет на эволюцию дрожжей, в неблагоприятных — оказывается губительным для популяций, лишенных способности к половому размножению. Полученные результаты показывают, что половое размножение способствует одновременно и накоплению полезных мутаций, и отбраковке вредных.
Вопрос о том, почему большинство живых существ предпочитает «дорогостоящее» половое размножение бесполому, — одна из любимых головоломок эволюционистов-теоретиков (см. ссылки внизу). В общем виде эта задача была решена, по-видимому, еще Августом Вейсманом в конце XIX века (A. Weismann, 1889. The significance of sexual reproduction in the theory of natural selection, PDF, 2,8 Мб). Вейсман предположил, что секс увеличивает разнообразие потомства, тем самым повышая эффективность отбора, что позволяет организмам быстрее адаптироваться.
Сегодня, по прошествии века с четвертью, можно уверенно сказать, что гипотеза Вейсмана, при всей ее расплывчатости, в целом подтвердилась. Однако попытки ее конкретизировать породили новые проблемы. Появилось несколько конкурирующих теорий, которые по-разному оценивают влияние полового размножения на эффективность разных форм отбора. Одни модели, восходящие к идеям Рональда Фишера и Германа Мёллера, видят в сексе прежде всего способ ускоренного накопления полезных мутаций (повышение эффективности положительного отбора). Другие, разработанные тем же Мёллером и Алексеем Кондрашовым, подчеркивают роль секса в отбраковке вредных мутаций (отрицательный отбор).
Поставить эксперимент, который позволил бы разделить эти два эффекта, трудно, потому что мы не умеем напрямую регулировать соотношение полезных и вредных мутаций у подопытных организмов. Можно, однако, регулировать его косвенно, меняя степень благоприятности условий среды. «Благоприятность» означает, что организмы очень хорошо приспособлены именно к такой среде, все их гены подогнаны к ней оптимальным образом. Поэтому в идеальных условиях вероятность появления полезных мутаций будет минимальной. В неблагоприятной среде частота полезных мутаций должна быть выше (случайные перемены с большей вероятностью пойдут на пользу организму, если ему живется плохо). Что касается вредных мутаций, то они в обоих случаях должны возникать намного чаще, чем полезные. Однако их средняя «вредность», скорее всего, будет меньше, если условия благоприятны. Дело в том, что у организмов, как правило, есть большой запас прочности. Например, у дрожжей из 6000 генов только 1000 абсолютно необходимы для выживания в идеальных условиях, а все остальные нужны для борьбы с разного рода трудностями, то есть для жизни в неоптимальной среде (см. Зачем нужны «ненужные» гены, «Элементы», 22.04.2008). Ясно, что мутации, нарушающие работу этих «дополнительных» генов, будут в среднем более вредными в стрессовых условиях, чем в оптимальных.
Все эти соображения были учтены Джереми Греем (Jeremy Gray) и Мэттью Годдардом (Matthew Goddard) из Оклендского университета (Новая Зеландия) при планировании эволюционного эксперимента, в ходе которого они попытались сравнить влияние полового размножения на эффективность положительного и отрицательного отбора.
В эксперименте использовались линии дрожжей, различающиеся по скорости мутирования и по способности к половому процессу. Наряду с обычными, «дикими» дрожжами, у которых средняя частота мутирования составляет 6,9·10–8 мутаций на пару нуклеотидов за поколение (в геноме дрожжей 1,2·107 пар нуклеотидов), использовались дрожжи с удаленным геном MSH2. Этот ген участвует в исправлении ошибок в ДНК, поэтому его удаление привело к десятикратному ускорению мутагенеза — до 7,3·10–7 мутаций на пару нуклеотидов за поколение.
Чтобы лишить часть подопытных линий способности к сексу, авторы удалили у них два гена (SPO11 и SPO13), необходимых для мейоза. В результате получились «бесполые» дрожжи, не отличающиеся от обычных ни по скорости размножения, ни по другим существенным характеристикам, кроме способности к половому процессу. Дрожжи размножаются бесполым путем (почкованием), пока им хватает пищи. Голодание стимулирует мейоз, в результате которого диплоидная дрожжевая клетка превращается в четыре гаплоидные споры (рис. 1). Гаплоидные клетки подразделяются на два пола (a и α). Разнополые клетки сливаются попарно, образуя диплоидную зиготу, после чего цикл повторяется. Генно-модифицированные бесполые дрожжи при голодании тоже пытаются превратиться в споры, но вместо четырех гаплоидных спор у них получаются две диплоидные, вполне жизнеспособные и не нуждающиеся в слиянии с кем бы то ни было.
Всего, таким образом, авторы получили дрожжевые клетки четырех типов:
1) Способные к половому размножению, с низкой скоростью мутирования.
2) Способные к половому размножению, с высокой скоростью мутирования.
3) Бесполые, с низкой скоростью мутирования.
4) Бесполые, с высокой скоростью мутирования.
Половину подопытных популяций выращивали в благоприятных условиях (при температуре 30°C в несоленой среде), остальные поместили в стрессовые условия (37°C, 1,17% NaCl). В общей сложности в эксперименте приняли участие 24 подопытные популяции: по три популяции каждого из четырех типов эволюционировали в благоприятных и столько же — в стрессовых условиях. Эксперимент продолжался в течение 300 бесполых поколений, между которыми были равномерно распределены 11 раундов полового размножения. Все популяции одновременно подвергались голоданию, что стимулировало образование гаплоидных спор у обычных дрожжей и диплоидных — у бесполых.
В ходе эксперимента авторы следили за тем, как меняется приспособленность дрожжей по сравнению с предковым штаммом. Для этого подопытные дрожжи смешивали с предками в пропорции 1:1 и измеряли относительную скорость размножения эволюционировавшей популяции.
В благоприятных условиях ни способность к половому размножению, ни скорость мутагенеза не повлияли на ход эволюции. Приспособленность дрожжей всех четырех типов лишь слабо колебалась и спустя 300 поколений осталась на исходном уровне (рис. 2).
Это значит, что полезные мутации, по-видимому, почти не возникали (как и следовало ожидать в благоприятных условиях), и положительному отбору нечего было поддерживать. Результат соответствует общепринятому мнению, что в оптимальных условиях отрицательный (стабилизирующий) отбор преобладает над положительным (движущим). Скорость мутирования, даже искусственно повышенная, вероятно, оказалась всё же недостаточной, чтобы вызвать генетическое вырождение (снижение приспособленности) за 300 поколений.
Рис. 2. Эволюция четырех разновидностей дрожжей в благоприятных условиях. По вертикальной оси — относительная приспособленность (по сравнению с предковым штаммом), по горизонтальной — поколения. Черная линия (Sex WT) — популяции с нормальной скоростью мутирования, способные к половому размножению; зеленая (Sex mutator) — с повышенной скоростью мутирования, способные к половому размножению; красная (Asex WT) — с нормальной скоростью мутирования, бесполые; синяя (Asex mutator) — с повышенной скоростью мутирования, бесполые. Изображение из обсуждаемой статьи в BMC Evolutionary biology
В неблагоприятных условиях картина получилась совсем другая (рис. 3). Приспособленность популяций испытывала резкие хаотические колебания, причину которых авторы не смогли внятно объяснить (что несколько снижает достоверность полученных результатов и их интерпретаций). На фоне этих скачков наблюдался общий рост приспособленности у дрожжей, способных к половому размножению, — как у обычных, так и у «мутаторов». У бесполых дрожжей с низкой скоростью мутирования рост приспособленности был выражен намного слабее. Что же касается бесполых линий с повышенной скоростью мутирования, то их приспособленность, начиная примерно с середины эксперимента (150‑го поколения), устойчиво снижалась: началось генетическое вырождение.
Рис. 3. Эволюция четырех разновидностей дрожжей в неблагоприятных условиях. Обозначения как на рис. 2. Изображение из обсуждаемой статьи в BMC Evolutionary biology
Рост приспособленности в череде поколений свидетельствует о накоплении полезных мутаций. Очевидно, в неблагоприятных условиях случайные мутации действительно оказываются полезными чаще, чем в оптимальных. Эксперимент подтвердил, что половое размножение повышает эффективность положительного отбора, помогая накапливать полезные мутации. Это видно из того, что обычные дрожжи приспособились к стрессовым условиям лучше, чем бесполые (черная и зеленая пунктирные линии на рис. 3 проходят выше, чем красная и синяя).
То, что в неблагоприятных условиях у бесполых дрожжей-мутаторов началось вырождение, говорит о том, что в такой ситуации отрицательный отбор уже не мог справиться с отбраковкой вредных мутаций, и они начали накапливаться. Тем временем точно такие же дрожжи, но только способные к половому размножению, в таких же условиях быстро повышали свою приспособленность. Из этого следует, что в неблагоприятных условиях важную роль играют обе формы отбора, причем половое размножение повышает эффективность обеих.
Этот вывод совпадает с результатами недавних экспериментов на червях C. elegans, в которых тоже было показано, что половое размножение одновременно способствует и отбраковке вредных мутаций, и накоплению полезных (см. Опыты на червях доказали, что самцы — вещь полезная, «Элементы», 23.10.2009). Скорее всего, эти два эффекта взаимосвязаны, и их не следует противопоставлять друг другу, как это пытались делать многие теоретики. Половой процесс перетасовывает гены, позволяя отбору «отделять зерна от плевел» — распространять гены с полезными мутациями, одновременно избавляясь от генов с мутациями вредными. Это две стороны одной медали, и какая из них окажется более важной в данном месте и в данное время, может зависеть от многих факторов, включая темп мутагенеза и благоприятность условий.
Если предложенные авторами интерпретации верны, то отсутствие вырождения у бесполых дрожжей-мутаторов в благоприятных условиях объясняется только тем, что мутагенез у них был ускорен недостаточно сильно. Можно ожидать, что при дальнейшем ускорении мутагенеза бесполые дрожжи будут вырождаться и в оптимальных условиях, в то время как дрожжи, способные к сексу, при том же темпе мутирования вырождаться не будут. Проверка этого предсказания могла бы повысить достоверность выводов, сделанных авторами.
Источник: Jeremy C. Gray, Matthew R. Goddard. Sex enhances adaptation by unlinking beneficial from detrimental mutations in experimental yeast populations // BMC Evolutionary biology. 2012. V. 12. P. 43.
См. также:
1) Опыты на червях доказали, что самцы — вещь полезная, «Элементы», 23.10.2009.
2) Польза самцов доказана экспериментально, «Элементы», 18.07.2011.
3) Разнообразная среда способствует половому размножению, однообразная — бесполому, «Элементы», 15.11.2010.
4) В эволюции бактерий горизонтальный генетический обмен играет ту же роль, что и половое размножение у высших организмов, «Элементы», 10.04.2012.
5) Горизонтальный обмен генами заменяет коловраткам половое размножение, «Элементы», 07.06.2008.
6) В. П. Щербаков. Эволюция как сопротивление энтропии.
Александр Марков
|
| Comments: 5 | |
| |
|
|
| updated 21.04.12 14:01 21.04.12 13:48 |
Emet | спасибо админам за прекрасную вещь) |
ru |
Штаны молниеносного возмездия
Характеристики
Общие
Вес: 7
Требования
Уровень: 9
Выносливость: 45
Сила: 27
Ловкость: 18
Только для: Стрелков
Действует на
Уровень жизни (HP): 99
Мф. увертывания: 30
Броня пояса: 20
Броня ног: 16
Броня ног: 5
Мф. мощности дробящего урона: 5
Защита от магии: 23
Сила: 1
Броня пояса: 7
|
| Comments: 2 | |
| |
|
|
| updated 20.04.12 11:26 12.04.12 19:47 |
Emet | Приказ по обсерватории |
ru |
Приказ по обсерватории
ОФИЦИАЛЬНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
В связи с финансовым кризисом, дальнейшим обнищанием науки, а также неослабевающей тягой богатых слоёв общества к новым развлечениям в дополнение к существующей «Экскурсии по территории обсерватории – 10 руб.» ввести следующие услуги:
Наблюдение в телескоп Луны…….............................................................................................................................………100 руб.
Наблюдение в телескоп месяца
(1/2 Луны)…...............................................................................................................................................................................50 руб.
Наблюдение в телескоп звезды (за штуку):
обычной…………………………………........................................................................................................................………....10 руб.
двойной……………………........................................................................................................................……………………….20 руб.
белого карлика……..……..........................................................................................................................……………………...10 коп.
красного гиганта…………............................................................................................................................…………………….100 руб.
Наблюдение вспышки сверхновой звезды (с последующим банкетом)…........................................................................ 2000 руб. (с чел.)
Фотографирование клиента у телескопа……………...................................................................................................................50 руб.
Фотографирование клиента на телескопе…………...................................................................................................................100 руб.
там же – с друзьями…………………........................................................................................................................................…300 руб.
там же – с бутылкой шампанского...............................................................................................................................................500 руб.
Прослушивание клиентом лекции доктора физ.-мат. наук о том, как устроен мир…............................................................800 руб.
то же – с похлопыванием доктора наук по плечу......................................................................................................................1000 руб.
Почтительное выслушивание доктором наук мнения клиента о том, как на самом деле устроен мир…...........................2000 руб.
Посыл внеземным цивилизациям радиосигнала…......................................................................................................................500 руб.
Посыл внеземных цивилизаций радиосигналом….......................................................................................................................600 руб.
Посыл отдельных представителей земной цивилизации звуковым сигналом.......................................................................1000 руб.
(за каждую букву)
Проведение в башне:
свадьбы……………………………………….....................................................................................................................................10 000 руб.
корпоративной вечеринки……...........................................................................................................................................………..15 000 руб.
то же – в сопровождении танцевального ансамбля сотрудников обсерватории «И всё-таки мы вертимся!»…………….20 000 руб.
Коммерческий директор по обсерватории Сергей САВАРЕНСКИЙ, САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
|
|
| |
|
|
| updated 10.04.12 20:43 10.04.12 20:18 |
Emet | ))) |
ru |
|
| Comments: 5 | |
| |
|
|
| updated 08.04.12 23:15 08.04.12 22:36 |
Emet | Брачная песня дрозофилы запускает экспрессию генов |
ru |
Брачная песня дрозофилы запускает экспрессию генов иммунной защиты
14.03.12 | Энтомология, Иммунология, Этология, Варвара Веденина | Комментарии (18)
В процессе ухаживания за самкой самец Drosophila melanogaster издает акустический сигнал, отводя одно крыло в сторону и вибрируя им. Изображения с сайтов fatimaclotho.xanga.com и wwwuser.gwdg.de/~neuro
Какие генетические изменения происходят в организме самки, когда она слушает любовную песню самца? Английские биологи сравнили уровень активности генов у самок дрозофилы, прослушавших песенку своего и чужого видов, и выявили группы генов повышенной экспрессии. Среди этих генов оказались гены иммунной защиты, функции которых обсуждаются в контексте брачного поведения.
Не секрет, что исследования на модельных организмах дают возможность изучать генетические основы многих сложных процессов, к которым, несомненно, относится и поведение. Например, недавно было показано, как меняется транскрипция (синтез РНК с матричной ДНК) определенных генов при социальных взаимодействиях самцов у плодовой мушки Drosophila melanogaster (см.: Ellis, Carney, 2011. Socially-Responsive Gene Expression in Male Drosophila melanogaster Is Influenced by the Sex of the Interacting Partner). Другое исследование было проведено на аквариумных рыбках меченосцах, у которых были зафиксированы изменения генной экспрессии при зрительном предъявлении самке самца с предпочтительной окраской (см.: Cummings et al., 2008. Sexual and social stimuli elicit rapid and contrasting genomic responses, PDF, 285 Кб). Биологи из Сент-Эндрюсского университета (Шотландия) поставили задачу исследовать, как меняется генная экспрессия у самки дрозофилы, когда за ней ухаживает самец.
Поведение ухаживания у D. melanogaster относительно хорошо исследовано. Ухаживание включает в себя химические, акустические, зрительные и тактильные сигналы, которые генерирует самец, причем последовательность этих сигналов достаточно стереотипная. Акустический сигнал считается ключевым у D. melanogaster, так как показано, что он существенно влияет на успешную копуляцию. Акустические сигналы D. melanogaster и других близкородственных видов различаются по интервалу между пульсами, причем этот параметр часто является ключевым в распознавании особей своего вида. Уже более 40 лет изучаются акустические сигналы разных видов дрозофил, но при этом на удивление мало известно о генетических основах реакции самки на акустический сигнал.
Перед тем как проводить генетические исследования, английские биологи экспериментально подтвердили тот факт, что используемая линия мух D. melanogaster отличает сигнал своего вида от близкородственного D. simulans. У этих двух видов песни похожи по структуре, но в песне D. melanogaster интервал между пульсами равен 35 мс, а у D. simulans — 55 мс. Девственных самок, которым было 5 дней со дня линьки на имаго, сажали вместе с самцами, у которых были отрезаны крылья, и одновременно проигрывали синтезированный сигнал через динамик. Самцы без крыльев вполне успешно ухаживали и спаривались. Однако самки D. melanogaster достоверно больше спаривались с самцами под песенку своего вида, чем под песенку D. simulans (рис. 1).
Рис. 1. Пропорция спарившихся самок D. melanogaster (средние значения и стандартные ошибки) в процессе проигрывания им песни своего вида (кружки) и песни D. simulans (квадраты). Изображение из обсуждаемой статьи в Proceedings of the Royal Society B
Чтобы узнать, какие гены по-разному экспрессируются в отсутствие и при проигрывании сигнала, одним самкам D. melanogaster проигрывали сигнал своего вида, другим — сигнал D. simulans, а третьим — белый шум в качестве контроля. В процессе эксперимента самки были изолированы от самцов, чтобы все остальные сигналы ухаживания (химические, зрительные и т. д.) были исключены и не влияли на экспрессию генов. Для исследования изменений в экспрессии генов авторы использовали замечательную методику ДНК-микрочипов, которые представляют собой пластинки с нанесенными на них кусочками ДНК. На чип наносятся РНК исследуемого организма, и, если на чипе имеются кусочки ДНК с комплементарной последовательностью нуклеотидов, молекулы РНК «прилипают» к ним. По количеству таких «прилипших» молекул РНК и судят об уровне активности гена.
Авторы нашли 412 генов с разной степенью активности у самок, простимулированных конспецифической песней (песней своего вида) и белым шумом. А вот разница в экспрессии у самок, прослушавших свою и чужую песни, была поменьше — всего 222 гена. Разница в экспрессии оказалась достоверной для нескольких кластеров генов, отвечающих за активность гормонов, нейропептидов, связывание феромонов и феромонных рецепторов, но, кроме того, генов иммунной защиты и ответа на стресс. Из пяти генов иммунной защиты, которые показали различную активность после проигрывания своей и чужой песни, четыре принадлежат к семейству генов Turandot. Внимание авторов привлекло именно это семейство генов, и поэтому они более точно исследовали изменение генной экспрессии двух из них, TotM и TotC, с помощью метода ПЦР в реальном времени.
Экспрессию генов TotM и TotC меряли после 5- и 15‑минутного проигрывания своей и чужой песни. Проигрывание в течение 5 минут не привело к достоверным изменениям в уровне активности обоих генов (рис. 2а). Зато проигрывание в течение 15 минут дало достоверные изменения в экспрессии обоих генов (рис. 2b).
Рис. 2. Изменения в экспрессии генов TotC (a) и TotM (b) после 5- и 15‑минутного проигрывания самкам D. melanogaster песни своего вида (conspecific song), песни D. simulans (heterospecific song) и белого шума в качестве контроля. Показаны средние значения и 95-процентные доверительные интервалы. Изображение из обсуждаемой статьи в Proceedings of the Royal Society B
Как же авторы объясняют повышение уровня активности генов иммунной защиты после проигрывания своей песни? Как уже раньше отмечалось, песня у D. melanogaster служит ключевым фактором для распознавания полового партнера, а следовательно, может приводить к скорой копуляции. Ранее было показано, что непосредственно перед и во время копуляции повышается экспрессия многих генов иммунной защиты у самок дрозофил. Авторы считают, что это может быть связано с защитой от проникновения бактериальной инфекции в процессе копуляции, а также с защитой от специфических белков спермы, так называемых sex peptides. Эти специфические белки, которые обнаружены в сперме многих видов животных, способствуют снижению сексуальной активности самки. Зачем это нужно? Это является некоторой гарантией, что самка не будет в скором времени спариваться с другим самцом, а потому большое число ее яйцеклеток будет оплодотворено спермой именно этого самца. Но поскольку самки склонны к промискуитету не менее, чем самцы (см., например, книгу О. Джадсон «Каждой твари — по паре»), то самки стараются усилить иммунную защиту, чтобы подавить активность белков спермы.
Кроме этих разумных объяснений увеличения активности генов иммунной защиты, которые дали авторы, я, со своей стороны, хочу добавить еще одно. В 2006 году А. В. Марков и А. М. Куликов предложили гипотезу «иммунологического тестирования» брачных партнеров (см. Видообразование — личное дело каждого, «Элементы», 15.02.2006). Известно, что многие животные стараются выбирать в качестве брачных партнеров не слишком близких, но и не слишком дальних родственников, чтобы избежать инбридинга и отдаленной гибридизации. Гипотеза Маркова и Куликова основана на том простом соображении, что для предполагаемого тестирования партнера по принципу «свой или чужой» многим организмам было бы очень удобно использовать уже имеющееся у них мощное средство различения «своего» и «чужого» на биохимическом уровне — иммунную систему. Можно определять степень родства партнера, например, по силе иммунологической реакции на его запах: чем она сильнее, тем ниже вероятная степень родства. Этому есть подтверждения: например, у многих позвоночных особый орган полового обоняния, вомероназальный орган, распознает белки главного комплекса гистосовместимости, которые образуют уникальный «персональный запах». По этому запаху, как показали эксперименты, млекопитающие получают исчерпывающую информацию о своих сородичах, включая степень их родства или генетической близости. Если вернуться к дрозофилам, то песенка, несомненно, также несет в себе информацию о генетической близости. И тот факт, что она может запускать иммунную систему, служит, на мой взгляд, убедительным подтверждением гипотезы иммунологического тестирования. Примечательно, что теперь есть доказательства, что не только химический, но и акустический сигнал может запускать это тестирование.
Источник: E. Immonen, M. G. Ritchie. The genomic response to courtship song stimulation in female Drosophila melanogaster // Proceedings of the Royal Society B. 2012. V. 279. № 1732. Pp. 1359–1365.
|
|
| |
|
Total posts: 6098 Pages: 610
1.. 10.. 20.. 30.. 40.. 50.. 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70.. 80.. 90.. 100.. 110.. 120.. 130.. 140.. 150.. 160.. 170.. 180.. 190.. 200.. 210.. 220.. 230.. 240.. 250.. 260.. 270.. 280.. 290.. 300.. 310.. 320.. 330.. 340.. 350.. 360.. 370.. 380.. 390.. 400.. 410.. 420.. 430.. 440.. 450.. 460.. 470.. 480.. 490.. 500.. 510.. 520.. 530.. 540.. 550.. 560.. 570.. 580.. 590.. 600.. 610
|
|
| Mo |
Tu |
We |
Th |
Fr |
Sa |
Su |
| | | 1 | 2 | 3 | 4 | | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | |
|
