Seksuel udvælgelse bidrager til udviklingen af ​​krydderikompositionen af ​​kutiklet i frugtfly • Varvara Vedenina • Videnskabsnyheder om "Elements" • Evolution, Entomology

Seksuel udvælgelse bidrager til udviklingen af ​​kulbrinte sammensætningen af ​​cuticle i Drosophila

Drosophilus dyrkes i laboratoriet oftest i reagensglas eller krukker, hvor bunden er placeret et næringsmedium; sidstnævnte tjener som foder og substrat til æglægning. Billede fra www.sbes.stir.ac.uk

Biologer fra Det Forenede Kongerige undersøgte betydningen af ​​seksuel udvælgelse i udviklingen af ​​cuticle-carbonhydrid-sammensætningen af ​​frugtfly Drosophila pseudoobscura. For at gøre dette førte de i flere år ledninger af fluer af to typer (82 generationer), som kun adskilte sig i et træk. I en slags linie blev hver kvinde trukket med kun en mand; i den anden type linje tegnede hver kvinde seks mænd. Som et resultat viste sig kulhydridsammensætningen af ​​cuticle i de to typer af linjer sig at være forskellige både i mængde og kvalitet.

Den strålende ide om seksuel udvælgelse blev først foreslået af Darwin i sit arbejde, Oprindelsen af ​​mennesket og seksuel udvælgelse. Darwin skelnet seksuel udvælgelse ud fra naturlig udvælgelse ved at foretage følgende sammenligninger. Naturligt valg foregår i kampen for eksistensen af ​​alle individer i befolkningen, uanset køn. Seksuel udvælgelse foregår i kamp mellem mænd for besiddelse af kvinder (som regel,i dyreriget er det mændene der konkurrerer om kvinder, da sædproduktionen tager mindre tid og ressourcer end ægproduktionen). Som følge heraf har vi ikke døden for de dårligt tilpassede og overlevelsen af ​​de tilpassede individer, som i tilfældet med naturlig udvælgelse, men et lille eller nul antal efterkommere af uheldige mænd og et stort antal efterkommere af mandlige vindere.

I nogle tilfælde modsætter det naturlige og seksuelle valg ikke hinanden og kan gå hånd i hånd (se for eksempel, at Kvindernes hurtighed bidrager til spekulation, "Elements", 12/25/2009). Tegn som resistens mod parasitter, høj overlevelsesrate, fecundity, metabolisk effektivitet kan afhentes af begge former for udvælgelse. I andre tilfælde er seksuel udvælgelse vanskelig at forklare hvad angår naturligt valg. En meget lang hale gør det svært at flyve eller komme væk fra en rovdyr, meget store horn reducere mobilitet og bevægelseshastighed, en meget høj kærlighedssang tiltrækker ikke kun kvinder, men også potentielle rovdyr mv.

Darwins problem var, at han ikke kunne forklare præferensmekanismerne for kvinder: hvorfor vælger kvinder en mand med et ekstravagant træk,hvis denne funktion ofte kun forstyrrer sin ejer? Hvis i nogle tilfælde de kvindelige præferencer stadig kan forklares med praktiske fordele for kvinden (for eksempel hvis hanen bygger en vidunderlig rede for fremtidige afkom eller bringer en stor "ægteskabsgave" til kvinden), så var det i flere mange tilfælde ikke klart. Hvis hanen ikke bidrager til omsorg for fremtidige afkom, men kun giver sine gener, så synes det at være forskellen, hvilken farve har halen, eller hvor mange knæ viser han i sin sang?

Selv om 140 år er gået siden udgivelsen af ​​Darwins arbejde, er debatten om betydningen af ​​seksuel udvælgelse i evolution ikke ophørt. På trods af at flere mekanismer og modeller for seksuel udvælgelse blev foreslået, var ingen af ​​mekanismerne som regel overbevisende bevist på specifikke empiriske materialer.

Desuden kan der ikke findes meget i litteraturdata om eksperimentel udvikling, hvilket ville vise tilstedeværelsen af ​​seksuel udvælgelse. Ofte kan vi kun finde antagelser om, at et bestemt ekstravagant træk er resultatet af denne form for udvælgelse.Derfor fortjener hvert nyt eksperiment, hvor en klar opgave er sat til at demonstrere effekten af ​​seksuel udvælgelse.

Britiske biologer fra Exeter og Sheffield Universiteter oprettet et langtids laboratorieeksperiment på fluer Drosophila pseudoobscura (nære slægtninge D. melanogaster). Biologer har fokuseret på de kemiske signaler udvekslet med fluer af det modsatte køn under frieri, eller rettere på kulbrinte sammensætningen af ​​kutiklet. Det antages, at den oprindelige funktion af kulbrinter i det ydre lag af cuticle er at beskytte kroppen mod udtørring. Det blev på forskellige insektarter vist, at tørreren betingelserne for, at denne art lever, desto større er procentdelen af ​​langkædede carbonhydrider, der kan findes i dens krybdyr. Samtidig afviger forskellige typer af insekter, som lever under de samme forhold, betydeligt i deres carbonhydridsammensætning. Det antages, at kulbrinter anvendes ikke kun til interspecifikke, men også til intraspecifik kommunikation. For eksempel på D. melanogaster Det har vist sig, at individer af det modsatte køn afviger i den relative mængde af visse kulbrinter (seFeromoner tiltrækker ikke, men får dig til at tænke "Elements" (19. oktober 2009), og i øvrigt kan dette beløb ændre sig selv i forbindelse med frieri og parring. Kutikulære carbonhydrider er næsten ikke-flygtige, så det antages, at insekter kun opdager dem på nært hold ved hjælp af olfaktoriske og smagsreceptorer.

Forfatterne af undersøgelsen skabte to typer eksperimentelle linjer i laboratoriet: "monogamous" og "promiscuity". I monogamiske linjer (længere – M-linjer) sad en voksen mand altid sammen med en voksen kvinde, og fra et sådant par fik de afkom. I promiscuity linjer (længere – E-linjer), blev en kvinde altid slået sammen med seks mænd og gav hende et valg. Kvinder fik en periode på 10 dage til kopiering og æglægning, hvorefter de fik lov til at flyde. Efter 82 generationer (og det er temmelig lang tid, selv for hurtige formeringsfluer fluer!) Fluerne blev udsat for kemisk analyse for emnet i krydsbaseret sammensætning af cuticle. Analysen blev udført ved den traditionelle metode til gaskromatografi, som i sig selv er enkel, men kræver omfattende erfaring og færdigheder i analysen af ​​kromatogrammer. Kromatogrammet viser afhængigheden af ​​forskellige egenskaber af forbindelser,forlader kromatografikolonnen med en strøm af mobilfasen fra tiden siden separations begyndelsen (figur 1). I tilfælde af kulbrinteanalyse er hovedegenskaben bestemt ved kromatografi molekylvægten af ​​forbindelsen, det vil sige længden af ​​carbonhydridkæden. Jo senere en spids fremkommer (en forøgelse af koncentrationen af ​​forbindelsen) på kromatogrammet, desto længere er carbonhydridkæden af ​​forbindelsen. i D. pseudoobscura Forfatterne fandt 18 forskellige carbonhydrider, hvis koncentrationer, som vi kan se, er meget forskellige (figur 1). Nogle toppe er meget små (hvilket svarer til ekstremt lave koncentrationer af de tilsvarende forbindelser), der var så meget erfaring fra forskere at skelne ægte toppe fra støj.

Fig. 1. Kromatogram af en typisk mandlig carbonhydridprofil Drosophila pseudoobscura. numre betegner toppe for forskellige carbonhydrider. X-akse – retentionstid for stoffer ved hjælp af kromatografisk søjle (= tidspunkt for maksimal maksimal udseende) på Y-aksen – mængde kulbrinter Billede fra artiklen i diskussion Journal of Evolutionary Biology

Forfatterne anvendte en statistisk analyse af hovedkomponenterne og sammenlignede de tre første komponenter (som sammen forklarede mere end 70% af kulbrintevariationer) hos mænd og kvinder af de to typer af linjer.Den første komponent svarede til den absolutte mængde kulbrinte-cuticle. Det viste sig, at værdierne af dette træk var højere i E-linjer end i M-linjer og for begge køn (figur 2a). Den anden komponent beskrev forholdet mellem carbonhydrider med lange og korte kæder, det vil sige afspejlet de kvalitative ændringer i sammensætningen af ​​carbonhydrider. Husk at længden af ​​kæden er vigtig for beskyttelse mod tørring. På dette grundlag blev der ikke fundet nogen forskel mellem linjerne (figur 2b). Endelig afspejler den tredje komponent også kvalitative ændringer i carbonhydridpræparatet, men andre end kædelængden. På dette grundlag blev forskelle mellem linjerne fundet igen for begge køn (figur 2c).

Fig. 2. Gennemsnitlige værdier og standardfejl for de tre første hovedkomponenter i henhold til den statistiske analyse af kulbrinter. Data for mænd er markeret hvid farvepå kvinder – grå; M – monogamiske linjer E – promiskuøse Billede fra artiklen i diskussion Journal of Evolutionary Biology

Så ændret mængden og kvaliteten af ​​kulbrintekompositionen af ​​kutiklet, hvis kvinder fik valget af seksuelle partnere.Kun forholdet mellem carbonhydrider med forskellige kædelængder ændrede sig ikke, og det er forståeligt, da denne funktion er afgørende for at beskytte kutiklet mod udtørring. Da linierne blev holdt under de samme betingelser for temperatur og fugtighed, bør de beskyttende egenskaber af cuticle ikke ændre sig. I E-linjerne var den samlede mængde kulbrinter højere end i M-linjerne. Baseret på disse data konkluderede forfatterne, at det er seksuel udvælgelse, der påvirker kulhydridsammensætningen af ​​neglebåndet, og tilbød to forklaringer på, hvorfor dette sker. For det første er forskellene i mængden af ​​carbonhydrider et resultat af et fald i deres produkter i monogamiske linjer. Dette kan ske, hvis produktionen af ​​overskydende kulbrinter er dyrt, hvilket kræver yderligere ressourcer. I dette tilfælde er der en konflikt med naturligt og seksuelt valg. Den anden forklaring: I E-linjerne øges produktionen af ​​carbonhydrider, hvis deres produktion er billig. Det er muligt, at mændene i tilfælde af intens konkurrence for kvinden har tendens til at overdrive hinanden i styrken af ​​duften der tiltrækker kvinden.

Det er ikke meget klart, hvorfor ændringer i sammensætningen af ​​kutiklet forekom i begge køn (selv om det dømmes ved fig.2c, ændringerne af den tredje komponent, omend ikke pålideligt, men stærkere hos mænd end hos kvinder). Det ville være logisk at forvente, at disse ændringer kun vil påvirke mændene. På den anden side er der ingen tvivl om, at kvinderne i E-linjerne blev udsat for længerevarende pleje, hvilket i princippet er meget komplekst i Drosophila og består af en sekvens af signaler af forskellig modalitet (kemisk, akustisk, taktil og visuel). Det kan derfor antages, at kvindernes tilstand, der nyder gale succes med mænd, kan være anderledes end kvindernes tilstand, der lever i en kedelig monogamistisk familie. Dette kunne godt påvirke forandringen i kulhydridsammensætningen af ​​hundekutiklet. Derudover for D. melanogaster Det er kendt, at kulbrinter er forbundet med produktionen af ​​fedtsyreprecursorer, der igen spiller en stor rolle i produktionen af ​​æg og spermatozoer. I forskellige dyrearter har det vist sig, at kvinder, der parrer med mange mænd, producerer flere æg end kvinder med en seksuel partner.

Sandt i dette forsøg kontrollerede ingen, hvor mange mænd i gennemsnit gjorde den kvindelige kompis i E-linjerne (dette er tilgiveligt – det er meget svært at udforske i 82 generationer!).Det er også ukendt, hvilken mekanisme seksuel udvælgelse har arbejdet i disse eksperimenter – mænds kampe (kampe), eller valget af kvinden til den "bedste" mand eller begge dele. For at klarlægge mekanismen er det nødvendigt at oprette nye forsøg, og vi kan i det mindste glæde os over, at der er et andet bevis på arbejdet med seksuel udvælgelse.

Kilde: J. Hunt, R. R. Snook, C. Mitchell, H. S. Crudgington, A. J. Moore. Seksuel udvælgelse og eksperimentel udvikling Drosophila pseudoobscura // Journal of Evolutionary Biology. 2012. V. 25.P. 2232-2241.

Varvara Vedenina


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

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