В обществе красных мучных жуков быть женщиной в мужском мире на самом деле выгодно. В отличие от людей, для которых эта ситуация традиционно означала невыгодное положение, самки мучных жуков в группах, где доминируют самцы, по-видимому, лучше размножаются и живут дольше, чем самки в группах с равным соотношением полов или в группах, где доминируют самки.
Работа группы Дипы Агаше из Национального центра биологических наук (NCBS) в Бангалоре демонстрирует, что этот эффект химически опосредуется соединениями из вонючих желез жуков. С помощью команды Радхики Венкатесан, также из NCBS, исследователи также обнаружили, что соединения, ответственные за это явление, - этилбезохинон и метилбензохинон - являются предпочтительным оружием для самок мучных жуков, которые, кажется, участвуют в химической войне, чтобы уменьшить друг друга. воспроизведение.
Tribolium castaneum, или красный мучной жук, является всемирным вредителем. Выносливое насекомое заражает хранящееся зерно и зернопродукты и быстро размножается. Выносливость и быстрое размножение - черты, вызывающие сожаление у вредителей, - тем не менее, делают красного мучного жука идеальным модельным организмом для экологических, генетических исследований и исследований репродуктивного поведения.
Хотя теория утверждает, что для большинства организмов оптимальным является соотношение полов 1:1 взрослых самцов и самок, в некоторых популяциях и видах существуют переменные соотношения полов. Эволюционные последствия таких условий широко изучались; например, самки выигрывают от соотношения полов, ориентированного на самцов, если они могут выбирать и спариваться с высококачественным самцом или, если самка может спариваться с несколькими самцами, чтобы обеспечить высокое генетическое разнообразие в своем выводке. С другой стороны, в таких условиях принудительное спаривание отчаявшихся самцов может сократить жизнь самки и ее репродуктивный успех. Однако большинство этих исследований сосредоточено в основном на мужском поведении, и мало что известно о том, как женское поведение, особенно несексуальная конкуренция между самками, влияет на влияние соотношения полов на репродуктивный успех.
«Мы решили проверить, как взаимодействие между самками может повлиять на репродуктивный успех при различном соотношении полов, используя T. castaneum», - говорит Дипа Агаше. «Мы создали три типа групп: группы с предвзятым отношением к мужчинам с одной женщиной и тремя мужчинами, группы с предвзятым отношением к женщинам с одним мужчиной и тремя женщинами и беспристрастные группы с тремя мужчинами и тремя женщинами», - добавляет она. Жуков снабжали достаточным количеством муки, а самок периодически изолировали от своих групп на сутки для изолированной откладки яиц, после чего возвращали в свои группы.
В результате этих экспериментов команда Агаше обнаружила, что самки в группах с преобладанием самцов постоянно откладывали больше яиц и имели больше выживших потомков, чем самки из любой из двух других групп.
«Результаты, которые мы получили, были такими четкими и ясными», - говорит Имрозе Хан, ведущий автор, из группы Агаше. «А потом, когда я однажды имел дело с жуками, мне стало интересно, связан ли резкий запах из коробок с жуками с эффектами, которые мы наблюдали в наших экспериментах», - добавляет он.
"Острый" запах, о котором упоминает Хан, является характерным запахом, связанным с заражением мучными жуками. По мере накопления феромонов и других выделяемых жуками химических веществ они «кондиционируют» муку, придавая ей характерный аромат. Когда Хан, объединившись с Аруном Пракашем, подверг молодых жуков-самок воздействию муки, «кондиционированной» группами, ориентированными на самок, он обнаружил, что их яйценоскость уменьшилась. Однако этого снижения яйценоскости не происходило, когда использовалась «кондиционированная» мука из групп, ориентированных на самцов.
Самки жуков, похоже, выделяли в муку что-то, что могло подавить размножение других самок.
Группа Агаше выдвинула гипотезу, что предпочтительным оружием в этой репродуктивной войне были соединения, называемые бензохинонами, которые выделялись вонючими железами самок жуков в довольно больших количествах. Однако идентичность бензохинонов, участвующих в снижении яйцекладки, была неизвестна. В этот момент Агаше и Кхан обратились за помощью к Радхике Венкатесан.
«Поскольку моя группа специализируется на выявлении природных химических соединений, мы объединились с лабораторией Дипы и определили метилбензохинон и этилбензохинон в качестве соединений-кандидатов, которые могут влиять на яйцекладку», - говорит Венкатесан.
Теперь группа Агаше начала планировать эксперименты, чтобы проверить, могут ли чистые соединения уменьшить яйценоскость так же, как мука, «кондиционированная» группами, ориентированными на женщин. Однако здесь исследователи столкнулись с проблемой.
«Хотя метилбензохинон легко доступен в продаже, этилбензохинон очень нестабилен, и поэтому его нельзя купить. Здесь наше сотрудничество с Радхикой было еще более удачным: она синтезировала для нас этилбензохинон в своей лаборатории», - говорит Агаше.
Когда эксперименты наконец были проведены, результаты оказались весьма удовлетворительными. Добавление этил- и метилбезохинона к экстрактам вонючих желез в возрастающих дозах приводит к все большему подавлению яйцекладки у самок жуков.
"Найти химическую причину фундаментального биологического явления довольно редко, но мы сделали это в этой работе. Теперь мы с нетерпением ждем ответа на совершенно новый набор вопросов о том, как эти химические вещества влияют на жуков. физиологически", - говорит Агаше.