Seksualinė parinkimas prisideda prie kaukolės angliavandenilių sudėties vystymosi vaisių muses • Varvara Vedenina • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Evoliucija, entomologija

Seksualinė parinkimas prisideda prie Drozofiloje esančios odos būklės evoliucijos

Labiausiai laboratorijoje kultivuojama Drosophilus laboratorijose mėgintuvėliuose ar induose, kurių apačioje yra maistingosios terpės terpė; pastarasis tarnauja kaip pašarai ir substratas, skiriant kiaušinius. Vaizdas iš www.sbes.stir.ac.uk

JK biologai ištyrė seksualinės atrankos reikšmę vaisių muselų odos aliejaus sudėties evoliucijai. Drosophila pseudoobscura. Norėdami tai padaryti, jie keletą metų vedė dviejų tipų (82 kartų) muselių linijas, kurios skiriasi tik vienu požymiu. Vieno tipo linijoje kiekviena patelė buvo prikabinta tik su vienu vyrišku, o kitoje linijos linijoje kiekviena moterė sudarė šešis vyrus. Kaip rezultatas, kaulytės angliavandenilių sudėtis dviejų tipų linijose pasirodė esanti kitokia tiek kiekio, tiek kokybės atžvilgiu.

Geriausią seksualinės atrankos idėją pirmą kartą pasiūlė Darvinas savo darbe "Žmogaus kilmė ir seksualinė atranka". Darvinas išskyrė seksualinę atranką iš natūralios atrankos atlikdamas šiuos palyginimus. Natūrali atranka vyksta kova už visų gyventojų egzistavimą, nepriklausomai nuo lyties. Seksualinė atranka vyksta vyriškų moterų kovos procese (kaip taisyklė,gyvulių karalystėje vyrai konkuruoja dėl patelių, nes spermos gamybai reikia mažiau laiko ir išteklių nei kiaušinių gamybai). Dėl to mes neturėjome netinkamai pritaikytų žmonių mirties ir adaptuotų individų išlikimo, kaip ir natūralios atrankos atveju, bet mažas arba nulinis nesėkmingų vyrų palikuonių skaičius ir daugybė vyriškos lyties nugalėtojų palikuonių.

Kai kuriais atvejais natūrali ir seksualinė atranka neprieštarauja vieni kitiems ir gali būti viena su kita (žr., Pavyzdžiui, "Moteriškos pasiruošimas prisideda prie veisimosi", "Elements", 2009 12 25). Tokie požymiai kaip atsparumas parazitams, didelis išgyvenamumas, vaisingumas, medžiagų apykaitos efektyvumas gali būti įvertintas abiejų atrankos formų. Kitais atvejais seksualinę atranką sunku paaiškinti gamtos atrankos požiūriu. Labai ilga uodega sunku skristi ar išeiti iš plėšrūno, labai dideli ragai mažina judumą ir judėjimo greitį, labai garsi meilės daina pritraukia ne tik moterys, bet ir potencialūs plėšrūs ir tt

Darvino problema buvo ta, kad jis negalėjo paaiškinti moterų pirmenybės mechanizmų: kodėl moterys pasirenka vyrą su ekstravagantišku bruožu,jei ši funkcija dažnai trukdo tik jos savininkui? Jei kai kuriais atvejais moteriškos lengvatos gali būti paaiškintos praktine nauda moterims (pavyzdžiui, jei vyrukas sukuria nuostabią lizdą būsimiems palikuonims arba duoda didelį "santuokos dovaną" moterims), kitose, daug daugiau atvejų, šios nuostatos nebuvo aiškios. Jei vyrukas nesuteikia jokio indėlio į būsimų palikuonių priežiūrą, bet duoda tik jo genus, atrodo, kad tai yra skirtumas, kokia spalva turi jo uodegą ar kiek kelių jis demonstruoja savo dainoje?

Nors praėjus 140 metų po Darvino darbo paskelbimo, diskusijos apie seksualinės atrankos svarbą evoliucijoje nebeveiko. Nepaisant to, kad buvo pasiūlyta keletas seksualinės atrankos mechanizmų ir modelių, paprastai nė vienas iš mechanizmų nebuvo įtikinamai įrodytas dėl konkrečios empirinės medžiagos.

Be to, literatūroje eksperimento evoliucijos duomenimis, daugeliu atvejų galima rasti seksualinės atrankos buvimą. Dažniausiai mes galime rasti tik prielaidas, kad tam tikras ekstravagantiškas požymis yra šios atrankos formos veiksmo rezultatas.Todėl reikia atkreipti dėmesį į kiekvieną naują eksperimentą, kuriame būtų nustatyta aiški užduotis parodyti seksualinės atrankos poveikį.

Britų biologai iš Ekseterio ir Šefildo universitetų sukūrė ilgalaikį laboratorinį eksperimentą muses Drosophila pseudoobscura (artimieji giminaičiai D. melanogaster) Biologai sutelkė dėmesį į cheminius signalus, kuriais pasikeičia priešingos lyties muses, kai jie susitinka, o būtent – į odos aliejaus sudėtyje esančią angliavandenilių sudėtį. Daroma prielaida, kad pirminė angliavandenilių funkcija išoriniame sluoksnyje yra apsaugoti kūną nuo išdžiūvimo. Įvairių vabzdžių rūšių atveju buvo parodyta, kad kuo džiaugiasi šios rūšies gyvenimo sąlygos, tuo ilgesnės grandinės angliavandenilių, kuriuos galima rasti jo odelėje, procentinė dalis. Tuo pačiu metu skirtingų tipų vabzdžiai, gyvenantys tose pačiose sąlygose, labai skiriasi savo angliavandenilių sudėtimi. Manoma, kad angliavandeniliai yra naudojami ne tik tarpinėms, bet ir intraspecific communication. Pavyzdžiui, on D. melanogaster buvo įrodyta, kad skirtingos lyties asmenys skiriasi santykiniu tam tikrų angliavandenilių kiekiu (žrFeromonai ne pritraukia, bet verčia jus galvoti "Elements" (2009 m. Spalio 19 d.), Be to, ši suma gali pasikeisti net ir ištvermingumo ir poravimosi procese. Cuticular angliavandeniliai yra beveik nestabili, todėl manoma, kad vabzdžiai juos aptinka tik esant artimam diapazonui, naudojant kvapo ir skonio receptorius.

Tyrimo autoriai laboratorijoje sukūrė dviejų tipų eksperimentines linijas: "monogaminis" ir "promiscuity". Monogaminėse linijose (toliau – M linijos) vienas suaugęs vyras visada sėdėjo su viena suaugusia moteris, ir iš tokios poros jie įgijo palikuonių. Į promiscuity linijas (toliau – E-lines), viena moterys visada buvo pririšta prie šešių vyrų, suteikdama jai galimybę pasirinkti. Moterims buvo skiriama 10 dienų kopuliavimo ir kiaušinių dėjimo, po kurios jiems leidžiama tekėti. Pasibaigus 82 kartoms (ir tai yra gana ilgai, net ir gretimoms vaisių masei!) Mutai buvo chemiškai analizuojami, paskatindami kaulytės angliavandenilių sudėtį. Analizė atlikta tradiciniu dujų chromatografijos metodu, kuris pats savaime yra paprastas, bet reikalauja daug patirties ir įgūdžių analizuojant chromatogramas. Chromatograma parodo įvairių junginių savybių priklausomybę,paliekant chromatografinę koloną judesio fazės srautu nuo laiko nuo atskyrimo pradžios (1 pav.). Angliavandenilių analizės atveju pagrindinis chromatografijos nustatymas yra junginio molekulinė masė, tai yra angliavandenilių grandinės ilgis. Kuo vėliau pasirodys piko (junginio koncentracijos padidėjimas) chromatogramoje, tuo ilgesnė yra junginio angliavandenilio grandinė. Turiu D. pseudoobscura Autoriai nustatė 18 skirtingų angliavandenių, kurių koncentracijos, kaip matome, labai skiriasi (1 pav.). Kai kurios smailės yra labai mažos (tai atitinka labai mažą atitinkamų junginių koncentraciją), mokslininkams reikėjo daug patirties, kad būtų galima atskirti tikrus smailius nuo triukšmo.

Pav. 1. Tipiško vyriškojo angliavandenilio profilio chromatograma Drosophila pseudoobscura. Numeriai žymi smailius skirtingiems angliavandeniliams. X ašis – medžiagų sulaikymo trukmė pagal chromatografinę kolonėlę (= piko maksimumo atsiradimo laikas), Y ašis – angliavandenilių kiekis. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Evoliucinės biologijos žurnalas

Autoriai naudojo statistinę pagrindinių komponentų analizę ir palygino pirmuosius tris komponentus (kurie kartu paaiškino daugiau kaip 70% angliavandenilių svyravimų) dviejų tipų linijų vyrų ir moterų.Pirmasis komponentas atitiko absoliučią angliavandenilių kvėpavimo kiekį. Pasirodo, kad šio bruožo vertės buvo didesnės E-linijose nei M-linijose ir abiejų lyčių atžvilgiu (2a pav.). Antrasis komponentas apibūdino angliavandenilių santykį su ilgosiomis ir trumposiomis grandinėmis, tai yra atsispindi kokybiniai angliavandenilių sudėties pokyčiai. Prisiminkite, kad grandinės ilgis yra svarbus apsaugai nuo džiovinimo. Remiantis tuo, jokių linijų skirtumų nenustatyta (2b pav.). Galiausiai trečiasis komponentas taip pat atspindi kokybinius angliavandenilių sudėties pokyčius, bet ne grandinės ilgį. Remiantis šiais duomenimis, abiejų lyčių atžvilgiu buvo nustatytos linijų skirtumų (2c pav.).

Pav. 2 Angliavandenilių statistinės analizės vidutinės vertės ir standartinės paklaidos pirmaisiais trimis pagrindiniais komponentais. Duomenys vyrams yra pažymėti balta spalvaant moterų – pilka; M – monogaminės linijos, E – prozinis. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Evoliucinės biologijos žurnalas

Taigi, kačiuko angliavandenilių sudėties kiekis ir kokybė pasikeitė, jei patelėms buvo suteikta lytinių partnerių parinktis.Tik angliavandenilių su skirtingų grandžių ilgių santykis nepasikeitė, o tai yra suprantama, nes ši savybė yra būtina norint apsaugoti odelę nuo išdžiūvimo. Kadangi linijos buvo laikomos tokiomis pačiomis temperatūros ir drėgmės sąlygomis, odelių apsauginės savybės neturėtų pasikeisti. E linijose bendras angliavandenilių kiekis buvo didesnis nei M linijose. Remiantis šiais duomenimis, autoriai padarė išvadą, kad seksualinė atranka įtakoja odos aliejaus sudėtį ir pateikė du paaiškinimus, kodėl taip atsitinka. Pirma, angliavandenilių kiekio skirtumai yra dėl jų produktų sumažėjimo monogaminėse linijose. Tai gali atsitikti, jei angliavandenilių perteklius yra brangus, todėl reikia papildomų išteklių. Šiuo atveju egzistuoja gamtos ir seksualinės atrankos konfliktas. Antrasis paaiškinimas: "E" linijose angliavandenilių gamyba padidėja, jei jų produkcija yra pigi. Gali būti, kad esant intensyviai moteriškos konkurencijos sąlygoms vyrai linkę pasipriešinti vieni kitiems kvapo stiprybe, kuri pritraukia moterį.

Neaišku, kodėl kaulytės sudėties pokyčiai pasireiškė abiejuose lytiniuose santykiuose (nors, vertinant pagal fig.2c, trečiojo komponento pokyčiai, nors ir ne patikimai, bet stipresni vyrams nei moterys). Būtų logiška tikėtis, kad šie pokyčiai turės įtakos tik vyrams. Kita vertus, nėra abejonių, kad E-linijose moterys buvo veikiamos ilgesniu būdu, kuris iš esmės yra labai sudėtingas Drosophila ir susideda iš skirtingų būdų signalų (cheminis, akustinis, taktinis ir regimasis). Todėl galima daryti prielaidą, kad moterų būklė, kurie mėgsta žiaurų sėkmę su vyrais, gali skirtis nuo moterų būklės, gyvenančių nuobodu monogaminėje šeimoje. Tai gali turėti įtakos moterų odelių būklei pasikeitus angliavandenių sudėčiai. Be to, už D. melanogaster Yra žinoma, kad angliavandeniliai yra susiję su riebiųjų rūgščių pirmtakų gamyba, o tai savo ruožtu atlieka didelį vaidmenį kiaušinių ir spermatozoidų gamyboje. Skirtingose ​​gyvūnų rūšyse buvo įrodyta, kad su daugeliu vyrų poručių moterys gamina daugiau kiaušinių nei moterys, turinčios vieno lytinį partnerį.

Tiesa, šiame eksperimento metu niekas nekontroliavo, kiek vidutiniškai vyrų moterys mėgo E-linijose (tai galima atleisti – labai sunku ištirti 82 kartas!).Taip pat lieka nežinoma, kokie seksualinės atrankos mechanizmai dirbo šiuose eksperimentuose – vyriškos (kovos) varžybose arba moterų "geriausio" vyro ar abiejų pasirinkimu. Siekiant paaiškinti mechanizmą, būtina nustatyti naujus eksperimentus, ir mes galime bent džiaugtis, kad yra dar vienas seksualinės atrankos darbas.

Šaltinis: J. Hunt, R. R. Snook, C. Mitchell, H. S. Crudgington, A. J. Moore. Seksualinė atranka ir eksperimentinė evoliucija Drosophila pseudoobscura // Evoliucinės biologijos žurnalas. 2012. V. 25.P. 2232-2241.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: