Существует множество способов общения с потенциальными романтическими партнерами. Если вы — японский хрущик, то для вас это вопрос различения левого и правого. Новое исследование американских и китайских ученых, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, как эти жуки используют зеркальные феромоны для поиска партнера. Эта статья поможет улучшить мониторинг и борьбу с сельскохозяйственными вредителями.
Японский хрущик, Popillia japonica, является опасным сельскохозяйственным вредителем, ввоз которого в США запрещен. В 1977 году исследователи обнаружили, что самки P. japonica привлекают самцов с помощью феромона японилура. Как и большинство биологических молекул, японилур может существовать в двух зеркально противоположных формах: R-форме и S-форме. R-японилур привлекает самцов, а S-японилур их отталкивает.
Двадцать лет спустя Уолтер Лил, старший автор статьи, обнаружил, что другой, близкий к хрущикам жук, Anomala osakana, также использует японилур в качестве полового феромона, но в обратном порядке: S-форма привлекает самцов, а R-форма их отталкивает. По словам Лила, эти виды обитают в одних и тех же местах, поэтому вполне вероятно, что такая система развилась для предотвращения попыток спаривания между ними. «Это позволяет им не тратить время и ресурсы впустую», — говорит Лил.
Долгое время оставалось загадкой, как жуки различают формы феромона, идентичные друг другу. Кроме того, японских жуков сложно изучать из-за строгих карантинных мер. Ученые обнаружили третий вид жуков, которые используют японилур в качестве феромона для спаривания. Медно-зеленый майский жук Anomala corpulenta — еще один сельскохозяйственный вредитель, распространенный в Юго-Восточной Азии и Китае.
У A. corpulenta R-японилур привлекает самцов, а S-японилур оказывает противоположный эффект. Ученые смогли доказать, что у жуков есть два ключевых рецепторных гена, один из которых реагирует на R-форму, а другой — на обе формы и подавляет брачное поведение.
Обнаружив эти рецепторы у A. corpulenta, исследователи отправились на поиски аналогичных генов в геноме P. japonica, японского хрущика. Было выявлено 2 гена рецепторов, затем ученые экспрессировали их в клетках лягушки и показали, что один из них активно реагирует на R-японилур, а другой выступает в роли антагониста.
Результаты показывают, что все опасные вредители используют схожую систему сигналов для привлечения потенциальных партнеров и предотвращения бесплодного скрещивания. «Наша цель — использовать феромоны в качестве инструмента для мониторинга и контроля популяций вредоносных жуков», — говорит Лил.
Например, в Калифорнии обнаружение переносимых по воздуху феромонов могло бы дополнить использование ловушек и осмотров в качестве метода выявления вредителей, проникших на борт самолета или корабля. В местах, где жуки уже обосновались, феромоны можно использовать для мониторинга популяций и цикла размножения. Наконец, искусственные феромоны можно применять для предотвращения спаривания.
[Фото: wirestock / Freepik.com]
