Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий

У мух, развивавшихся в течение нескольких поколений на различных питательных средах, изменяются супружеские предпочтения: они начинают предпочитать партнеров, чьи праотцы жили на таковой же среде. До сего времени было непонятно, по каким признакам мухи отличают Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий «своих» от «чужих». Оказалось, что главную роль в этом играют бактерии, развивающиеся в кишечном тракте мух при разной диете: мухи выбирают партнеров со схожей бактериальной флорой.

Избирательность при выборе Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий супружеского напарника играет важную роль в эволюции. К примеру, если у группы особей разовьется склонность к предпочтению «своих» при образовании супружеских пар, такая группа получает шанс обособиться в отдельный вид (см: Видообразование — личное Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий дело каждого, «Элементы», 15.02.2006; Стресс содействует близкородственным скрещиваниям, «Элементы», 19.03.2009). Самое увлекательное, что по последней мере у неких животных такая склонность к предпочтению собственных (положительная ассортативность при спаривании) может развиться очень стремительно — всего Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий за несколько поколений жизни в необыкновенных критериях (см. обзор тестов, в каких это было продемонстрировано), пишут Элементы.

Один из самых ярчайших тестов такового рода провела в конце 1980-х годов Диана Додд (Diane Dodd) из Йейльского Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий института (Dodd D. M. B., 1989. Reproductive isolation as a consequence of adaptive divergence in Drosophila pseudoobscura (PDF, 130 Кб) // Evolution. 43(6). P. 1308–1311). Додд взяла восемь линий мух Drosophila pdseudoobscura, происходящих от одной природной Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий популяции, и расположила их в необыкновенные, стрессовые условия: четыре полосы были посажены на диету из мальтозы, четыре другие — на крахмал. Потом были проведены испытания на избирательность при спаривании. Оказалось, что Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий у мух всего за один год (менее 2–3 10-ов поколений) сформировалась ярко выраженная положительная ассортативность при выборе напарника: мальтозные мухи предпочитали спариваться с мальтозными, крахмальные — с крахмальными. Каким образом сформировались такие предпочтения, было непонятно: ведь Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий мухи не подвергались отбору на избирательность при спаривании, все 8 лабораторных линий жили в изоляции друг от друга. Избирательность сформировалась автоматом, как побочное следствие адаптации к различным средам.

Этот и другие подобные опыты Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий поставили перед исследователями два главных вопроса:

1) Почему после адаптации к жизни в контрастных критериях мухи (и другие насекомые) начинают предпочитать «своих» в качестве супружеских партнеров? Может быть, это типичная адаптация Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий, позволяющая избежать «размывания» нужных комплексов аллелей, благодаря которым предки смогли выжить в стрессовых критериях?

2) Как, по каким признакам они отличают собственных от чужих? Нужно сказать, что в схожих опытах последнее поколение перед тестами Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий на избирательность выращивают на схожей стандартной среде, так что они не могут различить друг дружку просто по запаху корма (к примеру, крахмала либо мальтозы). Они различают собственных и чужих по каким-то изменениям, которые Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий произошли с самими животными в итоге адаптации к новым условиям.

Естественно было представить, что идет речь о генетических конфигурациях, произошедших под действием отбора. Это могло быть, к примеру, изменение частот каких-либо Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий аллелей, понижение генетического полиморфизма и рост гомозиготности. Но новые опыты, проведенные исследователями из Израиля и США, проявили, что главную роль в этом случае играют не конфигурации генома самих мух, а преобразования микрофлоры Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий бактерий-комменсалов — комплекса микробов, живущих на теле и в кишечном тракте насекомых.

Создатели повторили опыт Додд с маленькими переменами. Они работали не с D. pseudoobscura, а с более традиционным Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий объектом — D. melanogaster. Начальную лабораторную линию разделили на две: одну выращивали на стандартном корме, основанном на кукурузной муке и патоке, другую — на крахмале, как в опытах Додд. По прошествии определенного числа поколений Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий часть мух из каждой полосы пересаживали на стандартную среду и ожидали очередное поколение, а потом проводили испытания на избирательность. Для этого 4 девственных самцов и самок (по одной паре из каждой популяции) сажали в Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий пробирку и смотрели, кто с кем спарится. Мухам метили концы крыльев, чтоб можно было их различить; особые контрольные испытания проявили, что метки не оказывают влияние на итог.

Поначалу создатели проверили избирательность мух после 11 поколений Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий жизни на контрастных средах. Итог вышел таковой же, как у Додд: мухи показали четкую положительную ассортативность. Из 38 спариваний в 29 случаях образовались пары «своих со своими» (гомогамные спаривания), и только 9 раз Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий «крахмальные» мухи спарились с «паточными» (гетерогамные спаривания).

После чего весь опыт был повторен, но сейчас избирательность инспектировали в каждом поколении. Результаты оказались внезапными. Можно было бы представить, что положительная ассортативность развивается равномерно Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий по мере адаптации мух к разным условиям. Ничего подобного не было найдено: уже после первого поколения наблюдалось точное предпочтение «своих», и в предстоящем оно оставалось приблизительно таким же, не увеличиваясь, да Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий и не снижаясь, прямо до 37-го поколения, когда опыт был прекращен. Всего было записанно 571 гомогамных и 329 гетерогамных спариваний. Ранее никто не следил возникновение таких предпочтений всего за одно поколение.


A — схема опыта; starch — среда на Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий базе крахмала, CMY — стандартная среда, включающая кукурузную муку (cornmeal), патоку (molasses) и дрожжи (yeast). B — результаты тестирования на избирательность после 11 поколений. Высота столбиков отражает количество спариваний. Набросок из обсуждаемой статьи в Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий PNAS

Создатели провели контрольный опыт: две популяции мух выращивали в течение 27 поколений изолированно, но на схожей (паточной) среде. В данном случае никакой ассортативности не появилось: мухи идиентично охотно спаривались как Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий со своими, так и с чужими. Означает, дело не в изолированном развитии популяций, а конкретно в различных критериях жизни. Таковой же итог был получен и Дианой Додд: ее мальтозные мухи не делали различий Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий меж партнерами из «своей» полосы и 3-мя другими мальтозными линиями; то же самое наблюдалось и в 4 крахмальных линиях.

После чего создатели снова повторили начальный опыт, помещая последнее поколение мух перед тестированием в пробирки со Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий средой, содержащей антибиотик (тетрациклин, рифампицин, стрептомицин либо все три продукта сходу). Оказалось, что эта процедура приводит к полному исчезновению избирательности. Сейчас мухи спаривались с кем ни попадя, не делая Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий никаких различий меж своими и чужими (в общей трудности было записанно 267 гомогамных и 263 гетерогамных спаривания).

Этот итог уже позволял представить, что мухи различают собственных и чужих по микрофлоре, но его можно было Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий интерпретировать и по другому (может быть, сами лекарства каким-то образом делают мух неразборчивыми). В последующем опыте мух, обработанных антибиотиком, повторно «заражали» той либо другой микрофлорой. Из крахмальной и паточной сред, в каких Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий жили мухи, выделили микробов и заразили ими пробирки со стерильной паточной средой. В пробирки посадили «вылеченных» антибиотиками мух, и уже через одно поколение у их восстановилась положительная ассортативность. Мухи снова стали предпочитать «своих», другими Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий словами живших на среде с таковой же микрофлорой (хотя сама среда сейчас была однообразная).

Создатели изучили микрофлору крахмальных и паточных мух и узнали, что она достаточно многообразна и включает Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий 10-ки видов бактерий. Главное различие состояло в том, что в микрофлоре крахмальных мух оказалось приблизительно в 10 раз больше микробов рода Lactobacillus. У крахмальных мух обнаружилось в среднем приблизительно по 230 000 этих микробов на муху, а Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий у паточных — только по 26 000. В особенности бурно расплодились в крахмальных мухах бактерии Lactobacillus plantarum. По-видимому, большая часть этих микробов живет в кишечном тракте мух, где они вырабатывают фермент амилазу Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий, тем помогая своим обладателям переваривать крахмал.

В процессе тестов каждое новое поколение мух пересаживали в стерильную среду. Потому бактерии могли туда попасть только вкупе с мухами. Выяснилось, что бактерии L. plantarum в маленьком количестве Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий живут в мухах из начальной, предковой популяции. Если мух растить на паточной среде, численность этих микробов остается низкой. Но переход на крахмальную диету приводит к бурному размножению микробов L. plantarum. Последующие опыты проявили Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий, что для того, чтоб появилась положительная ассортативность при выборе напарника, довольно продержать крахмальных мух, вылеченных антибиотиком, в течение 1-го поколения на среде, зараженной только микробами этого вида. Другие составляющие микрофлоры крахмальных Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий мух такового конструктивного воздействия на супружеские предпочтения не оказывают.

Создатели также измерили количество разных углеводородных феромонов (см.: Феромоны не завлекают, а принуждают задуматься, «Элементы», 19.10.2009) на коже крахмальных и паточных мух Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий до и после обработки антибиотиками. Оказалось, что по концентрации нескольких феромонов крахмальные и паточные мухи достаточно резко отличаются друг от друга. Обработка антибиотиками, во-1-х, понижает полное количество выделяемых феромонов, во-2-х Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий, сглаживает различия меж паточными и крахмальными мухами (правда, не вполне, а только частично). На базе этих результатов создатели представили, что мушиная микрофлора может оказывать влияние на количество и состав выделяемых углеводородных феромонов. Вобщем, не исключено Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий, что мухи могут конкретно детектировать присутствие микробов либо товаров их жизнедеятельности на теле напарника. Понятно, что млекопитающие определяют зараженность сородичей теми либо другими микробами с помощью особых «иммунологических» рецепторов вомероназального Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий органа (Иммунная система помогает животным отличать нездоровых сородичей от здоровых по запаху, «Элементы», 24.04.2009). Может быть, и у насекомых имеется подобная возможность. Им мог бы посодействовать в этом, к примеру, полиморфный белок Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий DSCAM, о котором поведано в заметках Раскрыта потаенна иммунной системы насекомых («Элементы», 27.06.2006) и Развитие нервной системы и иммунитета у насекомых контролируется одним и этим же белком («Элементы», 19.09.2007).

По воззрению создателей, их открытие подкрепляет Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий предложенную ими ранее «хологеномную теорию эволюции», согласно которой основной единицей отбора является не изолированный организм со своим индивидуальным геномом, а «холобионт», либо «сверхорганизм», другими словами симбиотический комплекс, состоящий из животного-хозяина Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий и всех его микроскопичных сожителей (Zilber-Rosenberg I., Rosenberg E., 2008. Role of microorganisms in the evolution of animals and plants: the hologenome theory of evolution // FEMS Microbiol Rev 32: 723–735; Rosenberg E., Sharon G., Zilber-Rosenberg Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий I., 2009. The hologenome theory of evolution contains Lamarckian aspects within a Darwinian framework // Environmental Microbiology 11(12): 2959–2962). В Рф идентичные идеи несколько ранее начал развивать А. Б. Савинов из Нижегородского института, который предложил термин «аутоценоз Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий», близкий, но не схожий по смыслу «холобионту».

Исследование показало, что выбор супружеского напарника у мух зависит не только лишь от их собственного генома, да и от симбиотических микробов, владеющих своими геномами Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий. Беря во внимание, что методы выбора супружеского напарника могут оказывать самое радикальное воздействие на ход эволюции, приходится признать, что в таковой ситуации уже тяжело рассматривать эволюцию мух раздельно от эволюции их бактериальных Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий симбионтов. Исходя из убеждений «хологеномной теории», размножение микробов L. plantarum в кишечном тракте крахмальных мух аналогично мультипликации (умножению) генов, в том числе генов амилазы, в «хологеноме» холобионта.

Таким макаром, конфигурации критерий Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий среды могут приводить к резвым изменениям состава микрофлоры у насекомых. Это, в свою очередь, содействует резвому формированию положительной ассортативности и частичной репродуктивной изоляции, что может стать первым шагом на пути к разделению Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий начального вида на два. Сейчас мы знаем, что конкретно изменяется у мух («мушиных холобионтов», по выражению создателей) при выращивании на контрастных средах и по какому признаку они отличают собственных от чужих. Правда Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий, как и раньше не совершенно ясно, почему они предпочитают скрещиваться с партнерами, владеющими схожей микрофлорой, и каковы молекулярные и нейрологические механизмы различения особей с различными наборами симбионтов.

Источник: Gil Sharon, Daniel Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий Segal, John M. Ringo, Abraham Hefetz, Ilana Zilber-Rosenberg, Eugene Rosenberg. Commensal bacteria play a role in mating preference of Drosophila melanogaster // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. Published online before print November Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий 1, 2010.

См. также:
1) Видообразование — личное дело каждого, «Элементы», 15.02.2006.
2) Стресс содействует близкородственным скрещиваниям, «Элементы», 19.03.2009.
3) Как отличить собственных от чужих? Неканонические механизмы репродуктивной изоляции.
4) Иммунная система помогает животным отличать нездоровых сородичей от здоровых по запаху Выбор брачного партнера у животных зависит от бактерий, «Элементы», 24.04.2009.
5) Куликов А. М., Марков А. В. Иммунная система, стресс и видообразование: звенья одной цепи? (PDF, 335 Кб) // Природа. 2009. №10. Стр. 11–17.


viberi-opisanie-etoj-bolezni.html
viberite-2-pravilnie-harakteristiki-dokumenta.html
viberite-harakteristiki-chuvstvennogo-etapa-poznaniya-i-zapishite-cifri-pod-kotorimi-oni-ukazani.html