Исследователи из Токийского столичного университета показали, что обусловленная окружающей средой эволюция уникального яйцеклада у самки плодовой мушки Drosophila suzukii могла вызвать совместную эволюцию мужских гениталий; было обнаружено, что новые признаки вызывают механическую несовместимость при размножении со сходными видами, препятствуя скрещиванию и изолируя виды. Было обнаружено, что двойная роль женских гениталий запускает коэволюцию и видообразование, общий путь, который может применяться ко многим другим организмам.
Плодовая муха Drosophila suzukii является вредителем, повреждающим плоды. Тонкий, похожий на пилу зазубренный яйцеклад, орган самки, откладывающий яйца, позволяет ей проникать в твердую кожуру созревающих плодов, в отличие от большинства других видов плодовых мушек, которые предпочитают более мягкие гниющие плоды. Таким образом, они представляют собой серьезную проблему на захваченных территориях, включая Европу и Америку, куда они недавно были завезены. Но группа исследователей из Токийского столичного университета во главе с доц. Профессор Ая Такахаси увидел уникальную возможность изучить, как такие экологически обусловленные эволюционные черты могут повлиять на совместную эволюцию мужских и женских гениталий. Такое исследование помогло бы нам понять, как специфические функции репродуктивных органов могут влиять на развитие различных видов организмов.
Команда обнаружила, что уникальный яйцеклад D. suzukii имеет преимущества для потомства, но требует значительных изменений в мужских гениталиях, чтобы справиться с препятствием во время совокупления. Сделав кутикулу прозрачной, команда смогла напрямую подтвердить, что изменения в яйцекладе вызвали резкие изменения в положении, в котором мухи совокуплялись. Это включало структурные изменения в гениталиях самцов, чтобы они прочно цеплялись за конец яйцеклада, не полагаясь на парамеры, шипы, которые помогают самцам мух цепляться за них во время секса. Они подтвердили, что хирургические изменения, направленные на предотвращение правильного контакта парамеров с женскими гениталиями у видов-близнецов, привели к значительному снижению репродуктивного успеха, тогда как D. suzukii были затронуты меньше. Однако это как-то не сделало их более склонными к размножению. Фактически, новая морфология, принятая гениталиями самцов D. suzukii, сделала их несовместимыми с более короткими яйцекладами других плодовых мушек. Это затруднило скрещивание, фактически изолировав D. suzukii и направив их на другой эволюционный путь.
Ясно, что эволюция яйцеклада была вызвана необходимостью дать потомству больше шансов на выживание в открытой нише. Однако открытия группы показывают, что двойная функция, которую он играет, как средство совокупления, а также откладывание яиц, вызвала обратную связь с механикой генитального соединения, вызывая значительные изменения в форме и функции гениталий других полов и изменяя эволюционный путь, по которому идет вид в процессе. Таким образом, их работа дает редкое представление о том, как экологические изменения стимулируют совместную эволюцию мужских и женских гениталий, что может быть более общим механизмом эволюции и видообразования в мире природы..