Мужчины многих разновидностей производят на потенциальных помощников впечатление блестящим оперением, крупными оленьими рогами или дорогими автомобилями. Вода striders, однако, не занимается ухаживанием. Для этих гладко скользящих насекомых водоема скрещивание является соревнованием по борьбе, в котором мужчина захватывает голову женщины и придавливает ее, в то время как она изо всех сил пытается отбросить его.
Теперь исследователи сделали немного обратной эволюции, чтобы выяснить, как мужчины развили эту способность во-первых.Животные, лелеющие их молодежь вместе, выбирают помощников, которые будут лучшими защитниками или строителями гнезда. Но поскольку эволюционный биолог Локк Роу из университета Торонто в Канаде объясняет, «В некоторых разновидностях, у мужчин и женщин есть конкурирующие интересы».
Среди воды striders, например, никакой родитель не ухаживает за потомками. Единственная работа женщины состоит в том, чтобы произвести яйца; мужчины являются простыми дарителями спермы.Как только женщина сцепилась, дальнейшие сцепления с другими мужчинами не являются только ненужными, но и дорогостоящими. В типичном столкновении мужчина хватает женщину сзади, тогда оба переворачивают на их спинах, в то время как мужчина использует свои три пары ног для остановки ее.
Они тогда щелкают назад к их оригинальному положению для соединения, длящегося несколько минут. Женщина, которой создают помехи таким образом, не может поймать еду, и она – большая цель хищников при борьбе с другим жуком.
Таким образом, женщина, яйца которой были уже оплодотворены одним мужчиной, отчаянно отклонит ухаживания других полных надежд истцов.Для конкуренции в этом сражении полов мужчины в небольшом количестве воды strider разновидности развили тщательно продуманный набор крюков и шипов на их антеннах, точно соответствующих форме головы женщины — помощь им поддерживать их власть достаточно долго для скрещивания.
В новом исследовании Роу и коллеги раскрыли ген, ответственный за эту адаптацию.Чесание генов, лежащих в основе эволюционного изменения, является проблемой, говорит Роу. Наблюдение различий среди разновидностей в природе не указывает на включенные гены, в то время как управление геномами рабочих лошадей лаборатории как дрозофила приводит к небольшой информации о том, что происходит в мире природы.Роу и коллеги, сосредоточенные на воде strider Rheumatobates rileyi как хорошая модель для того, чтобы устранить этот разрыв.
Исследователи взяли быстродействующие видео скрещивания насекомых, затем используемые растровые электронные микроскопы для получения подробных картин придатков мужчин. Наконец, они просмотрели геномы жуков для наблюдения, какие гены активны, в то время как антенны развивают свои тщательно продуманные крюки и позвоночники (процесс, начинающийся в личиночных стадиях).
Поиск привел к одному гену, «периферическому меньше», который генерирует специализированные антенны.Выключение функции этого гена с методом звонило, вмешательство РНК (RNAi) привело к слаборазвитым антеннам, сообщает бригада онлайн сегодня в Науке.
Исследователи использовали в своих интересах факт, что, по причинам, не полностью понятым, RNAi варьируется по его эффективности. Различные степени вмешательства привели к мужской воде striders с диапазоном стилей усика от абсолютно неразработанного, способ, которым, должно быть, посмотрели предки жуков; через несколько стадий с частично развитыми крюками; и полностью продуманно вооруженным насекомым сегодня.
Бригада тогда проверила по-разному оборудованную воду striders с женщинами. Как ожидалось, чем менее развитый антенны мужчин, тем ранее в сцепляющейся борьбе женщины сбросили их.
Даже в нормальных мужчинах, изученных для сравнения, только приблизительно 12% скрещивания попыток привели к соединению; у мужчин с недифференцируемыми антеннами не было почти удачи.«По существу мы повернули время вспять для производства насекомых в нескольких стадиях развития», говорит Роу. Он говорит, что исследование является одной из только горстки, которые соединяют точки между силами выбора (мужчина по сравнению с женской борьбой), приспособительное изменение (антенны), последствия (успех в скрещивании), и генетическое основание.
«Это – невероятная обрабатываемая деталь», говорит эволюционный биолог Долф Шлутер из Университета Британской Колумбии, Ванкувера в Канаде. Шлутер, изучающий гены, лежащие в основе адаптации у рыбы колюшки, говорит, что особенно впечатлен молекулярной приемной исследователей. «Подход имеет огромный потенциал для изучения, как естественный и половой отбор производит эволюционную новинку».