|
Канадские биологи сумели увидеть на молекулярном уровне, как у самцов клопов-водомерок развивались брачные приспособления, помогающие им удерживать самку во время брачных игр.
Брачный ритуал клопов-водомерок больше походит на соревнование по борьбе. Самец приближается к самке сзади и напрыгивает на неё, стараясь повалить на бок и одновременно зафиксировать её ноги. Когда ему это удаётся, пара возвращается в обычное положение, в котором и происходит копуляция, длящаяся несколько минут. В течение этого времени самка не может ничего предпринять, и пара может стать лёгкой добычей для хищника. Самке достаточно одного партнёра: после того как яйца оплодотворены, в дальнейших амурных схватках она не нуждается. Но самцы продолжают атаковать пассий, и те прилагают все усилия, чтобы сбросить непрошеного ухажёра.
Чтобы удержать самок во время спаривания, самцы водомерок в ходе эволюции приобрели набор инструментов: их усики-антенны снабжены специальными крючками и выступами, которые помогают им удерживать голову самки, так сказать, в любовных объятиях. Биологов из Университета Торонто (Канада) заинтересовало, как шло развитие этих хватательно-фиксирующих устройств у самцов. Очевидно, в этом задействован какой-то ген, который со временем работал всё более эффективно. Сравнение разных видов водомерок помогло бы восстановить подробную картину эволюции, но вряд ли бы таким образом удалось установить конкретный ген. Поэтому учёные действовали следующим образом. Для начала они детально изучили брачный ритуал водомерки Rheumatobates rileyi, чтобы точно выяснить, какие приспособления дают самцу преимущество в борьбе с самкой. Затем прочесали геном насекомого и сопоставили активность генов с разными стадиями развития зародыша. Это позволило выйти на ген, от которого зависит формирование крючьев и зацепок на антеннах самца. После этого исследователи попробовали выключить этот ген и посмотреть, что получится.
Ген, названный distal-less, выключали с помощью РНК-интерференции: небольшие молекулы РНК подавляли у зародыша синтез белка с матричной РНК, скопированной с этого гена. Но такие малые интерферирующие РНК работают с разной эффективностью, что позволило увидеть работу distal-less в разной степени выключенности. То есть учёные получили набор самцов, у которых хватательные устройства были развиты в разной степени, начиная с их полного отсутствия. Когда таким водомеркам устроили свидание с самками, то их удачливость в брачных делах полностью зависела от того, насколько развиты у них крючья и выступы на антеннах. При этом даже при нормально работающем гене вероятность того, что самец подчинит самку своей воле, была всего 12%. Если самец был лишён антенн, он полностью зависел от благорасположения дамы.
Но такая эволюционная гонка вооружений между полами у насекомых далеко не новость, и понятно, что в ней всё зависит от отбора правильного гена. Так почему статья удостоилась публикации в Science?
Дело тут, конечно, вовсе не в водомерках. Учёным удалось смоделировать кусочек эволюции, причём смоделировать не на бумаге и не в электронном виде, а в реальности, на молекулярном уровне. Водомерка оказалась лишь удобным модельным объектом, у которого можно было проследить связь между разными стадиями развития гена и соответствующими изменениями внешнего облика и поведения. Теоретически, предложенная исследователями методическая схема позволит вызвать из эволюционного небытия любую промежуточную форму - например, переходное звено от обезьяны к человеку. Хотя, понятно, для этого понадобится не в пример больше усилий, чем для какого-то водяного клопа.
Подготовлено по материалам Университета Торонто.
| |