Ученые выяснили, как молодые жучки обнаруживают критически важные для себя бактерии.
Тыквенный жучок, коричневое насекомое размером с ноготь большого пальца, может выглядеть безобидно, но он способен уничтожить зеленеющие молодые тыквенные грядки за считанные недели. Однако он не может нанести ущерб без крошечного бактериального помощника, которого ученые наконец-то обнаружили. В исследовании, опубликованном на днях в журнале Current Biology, ученые обнаружили, что в первую неделю своей жизни тыквенный жучок (Anasa tristis) ищет экскременты взрослых представителей своего вида, в которых содержатся важнейшие бактерии, необходимые ему для переваривания пищи. Это "простое", но "важное" открытие, говорит Пина Бринкер, эволюционный энтомолог из Немецкого центра интегративных исследований биоразнообразия, которая не принимала участия в работе. По ее словам, исследование может открыть новые эффективные способы борьбы с этим вредоносным, но недостаточно изученным насекомым.
Многие насекомые используют бактерии, которые помогают им переваривать пищу. Они часто получают эти микробы от своих родителей, которые передают их либо в яйцах, либо путем откладывания экскрементов рядом со своим потомством. В случае с тыквенным жуком критически важная бактерия принадлежит к роду Caballeronia, но родители не оставляют ее для них. Как будто мама и папа говорят: "Просто иди, удачи тебе, найди эту штуку, которая нужна тебе для жизни в первые 5 дней, иначе ты умрешь", - поясняет автор исследования Скотт Вилла, поведенческий эколог из колледжа Дэвидсона. Как же они их добывают?
Ответ был найден однажды поздно вечером, когда Джейсон Чен, аспирант биологического факультета Университета Эмори, заканчивал работу. У него было несколько нимф тыквенных жуков, а также взрослый жук, бактерии Caballeronia которого он пометил флуоресцентным белком для другого эксперимента. По какой-то прихоти он решил поместить нимф и взрослую особь вместе. "Кто знает, что произойдет?", - вспоминает Чен. Через несколько минут, когда он вернулся, взрослый кабачковый жук уже какал. Все до единой нимфы собрались там, чтобы покормиться. Через несколько дней Чен рассмотрел этих нимф под микроскопом. Их внутренности светились от Caballeronia.
"Внезапно все приобрело смысл", - говорит Чен. "Возможно, нимфы искали экскременты, чтобы выжить". Исследователи пометили еще больше кабаллеронии, затем выпустили нимф в большие "арены", где предоставили им выбор между флуоресцентными, наполненными бактериями экскрементами и стерильным раствором. С помощью инфракрасной камеры, работающей 24 часа в сутки, они фиксировали действия нимф. Снова и снова нимфы выбирали экскременты. Ученые впервые зафиксировали, как тыквенные жуки питаются таким образом. Внутренности жуков наполнились кабалеронией за несколько дней.
Чтобы выяснить, как нимфы узнавали, куда идти, исследователи отрезали им антенны, чтобы они не могли чувствовать запахи. Модифицированные жуки не могли определять растворы с бактериями Caballeronia. Но даже без запаха нимфы все равно направлялись к экскрементам. Это, по словам Вилле, указывает на то, что жуки, вероятно, используют не только усики для обоняния, но и глаза для поиска экскрементов - комбинируя две сенсорные системы, чтобы максимизировать свои шансы на успех.
Это исследование "приведет к множеству новых открытий", - считает Бринкер. Ученые могут использовать эти результаты для разработки способов борьбы с насекомыми без применения пестицидов, например, выпустив модифицированные версии кабалеронии, которые не смогут использовать тыквенные жучки. Образ жизни тыквенных жучков может быть замечательным, добавляет Вилла, но новая работа показывает их "ключевую уязвимость".
Источник: Science, 28 June 2023