Един вид пеперуди използват отрова, за да привлекат партньори. Как го правят?

Ваня Милева Последна промяна на 25 април 2024 в 10:24 3151 0

Пеперудите Utetheisa ornatrix се предпазват от хищници с токсини, извлечени от растенията, които ядат.

Кредит Andrei Sourakov

Пеперудите Utetheisa ornatrix се предпазват от хищници с токсини, извлечени от растенията, които ядат.

Пиролизидиновите алкалоиди са толкова горчиви и токсични, колкото и трудни за произнасяне. Те се произвеждат от няколко различни вида растения и са сред водещите причини за случайна смърт при говедата.

Растенията, които съдържат тези алкалоиди, са показали много ясно, че не искат да бъдат консумирани, но това не е възпряло пеперудите Utetheisa ornatrix. Тези нощни пеперуди се хранят изключително с пълни с алкалоиди листа и семена от кроталария (Crotalaria). След това те използват токсина, за да пазят яйцата си и да възпират хищниците в по-късните етапи от живота си. Те дори я използват, за да създадат феромони, с които привличат партньори.

Как точно тези пеперудите и свързаните с тях видове са развили способността безопасно да консумират пиролизидинови алкалоиди остава неизвестно.

В ново проучване, публикувано в списание PNAS, изследователите секвенират генома на пеперудите Utetheisa ornatrix, който са използвали, за да определят специфични гени, които могат да осигурят имунитет към тези токсини. Те също така секвенират геноми от 150 музейни екземпляра - някои на повече от век - за да определят откъде произхождат пеперудите Utetheisa ornatrix и техните близки роднини. И накрая, те преглеждат генетичните данни, търсейки улики, които биха могли да помогнат да се обясни как сложните шарки на крилата на пеперудите Utetheisa ornatrix са се развили с течение на времето - първото изследване върху пеперуди, което е направило това с помощта на сухи екземпляри от музейна колекция.

"Успяхме да покажем, че може да се използват музейни екземпляри, за да се отговори на генетични въпроси, които обикновено изискват сложни лабораторни техники", отбелязва съавторът на изследването Андрей Сураков (Andrei Sourakov), координатор на колекциите в Центъра за пеперуди и биоразнообразие към Музея по естествена история на Флорида. "Това отваря прозорец за бъдещи изследвания от този вид."

Сураков изучава пеперудите Utetheisa ornatrix от 15 години и коментира, че секвенирането на генома за този вид е естествената следваща стъпка в изследването, което е провел досега. Много от прозренията, които той придобива през това време, идват от работата му със студенти и гимназисти, на които той помага да проведат кратки експерименти, да анализират данни за научни панаири и да интерпретират резултатите в рецензирани статии.

В един такъв проект студент се заема да определи средната продължителност на живота на възрастните нощни пеперуди Utetheisa ornatrix и случайно се натъкна на нещо неочаквано.

"За наша голяма изненада те могат да живеят до 50 дни, което е четири до пет пъти по-дълго от средното за нощните пеперуди, разказва Сураков.

Ако пеперудите Utetheisa ornatrix усетят, че са в опасност, те отделят пенлива сфера от токсин от горната част на гръдния си кош, която отблъсква хищниците. Кредит: Andrei Sourakov

Дълголетието не е критично важна характеристика при повечето видове нощни пеперуди. Много от тях се размножават веднъж, след което умират скоро след това или от старост, или от хищници. Но тези нощни пеперуди не са ограничени от хищниците, което прави по-вероятно гените, придаващи дълголетието им, да бъдат полезни и да се предадат на следващото поколение.

"Когато е химически защитена, е нормално [пеперудата] да живее по-дълго, защото дори и да бъде уловена, хищникът най-често я пуска и тя може да продължи да си лети".

Пеперудите Utetheisa ornatrix живеят в голяма част от Източна Северна Америка, Централна Америка и Карибите и често са активни през деня. Вместо да използват тъмнината за прикритие, за да избегнат хищниците, тези пеперуди се стремят да бъдат забелязани. Крилата им са облечени с лъчисти розови, перлени, ониксови и сярножълти люспи, които птиците и месоядните насекоми могат лесно да забележат от разстояние. Всеки хищник, който няма късмет и хваща такава пеперуда, бързо коригира грешката си.

"Странствaщите паяци (Phoneutria) ги махат от мрежите им", разказва Сураков, добавяйки, че паяците вълци (Lycosidae) и птиците ще направят всичко възможно, за да ги избегнат. "Когато са хванати, те произвеждат пенлива течност с лош вкус, направена почти изцяло от алкалоиди."

Когато са готови да се чифтосват, женските отделят облак от аерозолни алкалоиди, получени от растенията, които са яли като гъсеници. Мъжките са привлечени от този аромат, който следват до неговия източник. Там те извършват кратък, но сложен ритуал, в който нежно докосват главата на женската с две пухкави и прибиращи се израстъци, които много приличат на глухарчета. Всяка нишка в тези структури е обсипана с пиролизидинови алкалоиди.

Ако женската реши, че мъжкият има натрупани достатъчно количество и качество алкалоиди, двойката ще се чифтосва. Когато приключи, мъжкият оставя след себе си прощален подарък, наречен сперматафор, който съдържа сперма и, естествено, още алкалоиди. Женската ще ги използва, както и алкалоиди от собствения си резерв, за да влее в получените яйца с токсини. Този вид защита на яйцата от двамата родители при насекоми е рядкост. Всъщност, когато бе наблюдавано за първи път през 1989 г. сред възрастните пеперуди Utetheisa ornatrix, това бе единственият известен пример за мъжката пеперуда, които инвестират някакви химически ресурси в своето потомство.

Мъжките пеперуди Utetheisa ornatrix надуват две прибиращи се въздушни торбички, наречени coremata, когато се опитват да привлекат партньор. Кредит: Andrei Sourakov

Пеперудите Utetheisa ornatrix могат да избегнат лошите ефекти на пиролизидиновите алкалоиди, като използват специален ензим, който окислява молекулата, правейки я безвредна. Ако хищник изяде молец обаче, процесът се обръща и алкалоидът възвръща силата си.

Пиролизидиновите алкалоиди вероятно са възникнали като защитен механизъм в растенията, които след това са станали нещо ценно за пеперудите. Сураков и колегите му искаха да разберат как  Utetheisa ornatrix са се сдобили с този детоксикиращ ензим и как са го поддържали чрез еволюционната, продължила милиони години, "надпревара във въоръжаването" между растения и пеперуди.

Авторите откриват, че пеперудите Utetheisa ornatrix имат не едно, а две копия на гена, който кодира техния уникален детоксикиращ ензим. Те може да са придобили второто копие чрез процес на генно дублиране, при което други видове, включително много растения, са развили нови черти.

Гъсениците на пеперудите Utetheisa ornatrix са ярко оцветени и пълни с токсини. Кредит: Andrei Sourakov

Те също така откриват две копия на ген, частично участващ в производството и защитата на антиоксиданти. Сураков подозира, че тези гени може да са свързани както със способността на пUtetheisa ornatrix да детоксикират алкалоидите, така и с тяхното забележително дълголетие.

"Някои видове стрес върху биологичните системи водят до по-дълъг живот. Възможно е взаимодействието на пеперудите Utetheisa ornatrix с алкалоидите да е не само причината, поради която живеят по-дълго, но и един от предизвикалите го механизми.

Справка: What one genus of showy moths can say about migration, adaptation, and wing pattern; Jing Zhang, Qian Cong, Jinhui Shen, +4, and Nick V. Grishin;
April 17, 2024; 121 (17) e2319726121; https://doi.org/10.1073/pnas.2319726121 

Източник: Bella moths use poison to attract mates. Scientists are closer to finding out how, Florida Museum of Natural History

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !