Компромисс между глазами и носом помогает мухам найти свою нишу

Полученные результаты могут помочь объяснить, как новые виды мух эволюционируют с течением времени, поскольку селективное давление, такое как доступность света и конкуренция за среду обитания, приводит к фундаментальному компромиссу между размерами различных органов чувств.

Мухи семейства Drosophila, широко известные как плодовые мухи или уксусные мухи, насчитывают около 1500 видов, которые населяют все континенты, кроме Антарктиды, и встречаются почти во всех типах окружающей среды. Из-за их огромного разнообразия в форме, поведении, таких как кормление и ухаживание, а также предпочтениях в местах размножения, эти мухи могут дать уникальное представление о движущих силах эволюции.

"Мало что известно об экологии большинства видов дрозофил, таких как их среда обитания и экологические предпочтения", - объясняет ведущий автор Ян Кизи, постдокторский исследователь отдела эволюционной Нейроэтологии Института химической экологии Макса Планка, Йена, Германия. "Мы хотели определить, помогают ли различные поведенческие, физические и сенсорные характеристики близких родственников семейства Drosophilidae поддерживать их сосуществование в одной среде обитания."

Команда начала с изучения различий между глазами и обонятельной частью усиков (funiculus) двух тесно связанных и часто сосуществующих видов дрозофил. Они обнаружили, что в целом один вид мух имел гораздо большие глаза с точки зрения площади поверхности и количества оптических единиц, в то время как другой имел меньшие глаза, но большую площадь поверхности антенн.

Затем они изучили участки мозга, которые обрабатывают зрительную и обонятельную информацию, и обнаружили различия и здесь. После корректировки на общий размер мух, измерения двух сенсорных систем отражали размер их внешних глаз и антенн, замеченных в предыдущем эксперименте.

Затем команда изучила, имеют ли эти особенности какую-либо корреляцию с поведением мух. Они начали с изучения ухаживания, знакомства самцов и самок мух и наблюдения за тем, как самцы позиционируют себя, чтобы привлечь внимание самки. Здесь они увидели разительные различия. Самцы мух из тех видов, которые обладали большей зрительной способностью, метались вокруг, чтобы расположиться прямо перед самкой мухи, и показывали свои крылья, наклоняясь во время их крыльев, возможно, чтобы создать вспышку цвета. Напротив, самцы тех видов, у которых были большие антенны, располагались сбоку или позади самки мухи, вибрируя крыльями в направлении головы мухи и напевая, и, вероятно, таким образом проветривали некоторые половые феромоны.

Установив, что различия в размерах глаз и антенн отражают различия в поведении при ухаживании, команда изучила, влияют ли они также на предпочтения среды обитания. Используя простую Y-образную трубку, они давали мухам возможность выбора-двигаться в светлую или темную среду. Мухи с меньшими глазами предпочитали входить в руку, ведущую в темную среду, в то время как мухи с большими глазами двигались к свету. Это говорит о том, что, хотя эти виды могут быть сгруппированы вместе экологически, поскольку они живут в лесу, один близкородственный вид, скорее всего, предпочтет более темные, внутренние лесные среды обитания, в то время как другой предпочитает открытые лесные навесы.

Затем группа расширила свои исследования до трех других тесно связанных видов дрозофил, которые, как правило, встречаются в той же среде обитания. "Это позволило нам определить взаимосвязь между соотношением глаз к фуникулусу и различными формами поведения",-объясняет соавтор исследования Билл Ханссон, директор и научный сотрудник Института химической экологии Макса Планка. "Мы обнаружили, что более высокие соотношения между этими органами последовательно связаны с тягой мух к свету, а также с их склонностью вести ухаживающее поведение непосредственно перед самкой."

"Наша работа показывает, что несколько видов мух, имеющих общее происхождение, значительно отличаются по форме и размеру глаз и антенн",-заключает один из старших авторов Маркус Кнаден, руководитель группы в отделе эволюционной Нейроэтологии Института химической экологии Макса Планка. "Один вид зависит от последовательных визуальных стимулов как видоопределяющего признака, в то время как другой будет больше полагаться на запах. Эти различные предпочтения позволяют им выделять определенные ниши и избегать дублирования с другими близкими родственниками, позволяя им жить вместе в сотрудничестве, а не в конкуренции."