Drosophila nigrospiracula - Drosophila nigrospiracula
| Drosophila nigrospiracula | |
|---|---|
Научная классификация  | |
| Королевство: | Animalia |
| Тип: | Членистоногие |
| Учебный класс: | Насекомое |
| Заказ: | Двукрылые |
| Семья: | Drosophilidae |
| Род: | Дрозофила |
| Разновидность: | D. nigrospiracula |
| Биномиальное имя | |
| Drosophila nigrospiracula Паттерсон и Уиллер, 1942 год.[1] | |
Drosophila nigrospiracula это вид мух, обитающий в Пустыня Сонора, охватывающий Аризону, Калифорнию и часть Сонора, Мексика. D. nigrospiracula разделяют пустыню Сонора с тремя другими видами Дрозофила: D. pachea, Д. меттлери, и D. mojavensis. D. nigrospiracula не проявляют сексуальной изоляции между другими видами.[2] Эта муха размножается на разлагающихся тканях двух видов кактусов, которые также являются эндемичными для этого региона: Кардон (Pachycereus pringlei) и сагуаро (Carnegiea gigantea).
Таксономия
D. nigrospiracula является частью D. anceps видовой комплекс.[3] Этот вид классифицируется как часть D. Mulleri подгруппа, одна из пяти подгрупп внутри Drosophila repleta группа Дрозофила род.[4] Четверка Дрозофила виды мух, населяющие пустыню Сонора, не особенно тесно связаны друг с другом, но, тем не менее, все они относятся к группе реплета. Каждый вид поселился в этом регионе независимо, и у них разная доступность ресурсов. Таким образом, они независимо адаптировались к окружающей среде пустыни Сонора и стали использовать разные кактус виды в качестве хозяев.[5]
Среда обитания
D. nigrospiracula встречаются только в пустыне Сонора и особенно на Кардоне. (Pachycereus pringlei) и сагуаро (Карнегия гигантская) кактусы.[6] Кардон и сагуаро - высокие столбчатые кактусы с похожими морфология, химический состав и низкий алкалоид состав (их основные аллелохимический ). Сагуаро произрастает на большей части пустыни, тогда как вид кардон растет только на полуострове Баха. D. nigrospiracula ограничивается этими двумя формами кактусов, потому что они выделяют алкалоиды гигантин и карнегин, который D. nigrospiracula может метаболизировать.[7] Эти аллелохимические вещества обычно вредны для насекомых без соответствующих ферментов аллелохимической детоксикации, а именно системы цитохрома p450.[6] Как правило, гниение растений может происходить из-за травмы или замораживания кактуса. Затем экссудат стекает по растению, создавая место для D. nigrospiracula собираться.
Механизм метаболизма растения-хозяина
Система цитохрома p450 присутствует практически во всех формах жизни и отвечает за обработку феромоны и стероиды а также метаболизирующие инсектициды, лекарства, мутагены, и канцерогены. Система p450 позволяет Дрозофила для метаболизма и детоксикации вторичных соединений, которые используют кактусы в качестве функции защиты травоядных, чтобы жизнеспособно использовать растение в качестве хозяина.[6]
Домашний ассортимент
Типичная численность популяции колеблется от 361 до 3999 мух.[6] Эти мухи перемещаются к другим кактусам сагуаро в три раза быстрее, чем любые другие Дрозофила разновидность; они живут в недолговечных, но широко распространенных средах обитания, требуя постоянного переселения в поисках ресурсов. D. nigrospiracula путешествовать до 2 км в день, чтобы добыть ресурсы между кактусами низкой плотности.[8]
История жизни
D. nigrospiracula яйца образуются в фолликулах, которые состоят из 15 клеток-медсестер, а парные яичники данной женщины состоят из сотен фолликулов.[5] Хромосомы этих мух полиплоидны и активно транскрибируются в РНК, которая затем передается ооцитам, чтобы помочь в эмбриогенезе. На заключительных стадиях оогенеза клетки-кормилицы утилизируют свои ядерные компоненты в растущие ооциты, обеспечивая им ресурсы для эмбрионального развития.
Роль фосфора в формировании яиц
D. nigrospiracula проявляют половой диморфизм через различное соотношение концентрации фосфора у взрослых мужчин и женщин.[5] У самок в половых железах примерно в 3 раза больше фосфора, чем у самцов. Это неравенство связано с важностью фосфора в синтезе нуклеиновых кислот во время оогенеза. Кактусы на которых D. nigrospiracula порода и корм имеют низкие концентрации фосфора, но исследования показали, что более высокая концентрация у самок происходит от фосфора, передаваемого от самца самке во время совокупления. Фосфор из мужского эякулята включается в женские яичники и отслеживается с помощью РНК и ДНК. Затем фосфор внутри самки используется для синтеза нуклеиновых кислот, необходимых для производства яиц. Пониженный уровень фосфора в рационе зрелых самок замедлил оогенез.
Спаривание
Более крупные самцы, как правило, более успешны в спаривании, чем более мелкие самцы, поскольку они выигрывают в соревновании самцов и самок.[9] Самки подходят к самцам для спаривания на территориях, не связанных с ресурсами, контролируемых самцом.
D. nigrospiracula имеет соотношение полов, благоприятное для самок, поскольку самки могут спариваться несколько раз за одно утро. Кроме того, самки также готовы к спариванию через 3 дня после рождения, но самцы не достигают полового созревания, пока им не исполнится 9-10 дней. Эти два фактора значительно увеличивают рабочее соотношение полов в пользу женщин.
Ухаживание
D. nigrospiracula проявляют разнообразное брачное поведение.[3] Самцы сначала начинают ухаживание путем физического контакта с самками. Затем они демонстрируют крылья, вторгаясь в самку сзади, часто облетая самку несколько раз. Индикация крыла состояла из быстрого открытия, а затем закрытия одного или обоих крыльев, что создавало всплески звука. Самцы также облизывали женские гениталии, если самка перестала двигаться. Самки проявили готовность к спариванию, расправив крылья, в то время как незаинтересованные самки отошли от самца. Мужской D. nigrospiracula настойчивы в ухаживании, но не садятся на сопротивляющуюся самку.
Враги
Macrocheles subbadius
Macrocheles subbadius является эктопаразитом, также являющимся коренным обитателем североамериканского региона пустыни Сонора, который обитает как в сагуаро, так и в кардоне. Размножается на влажной почве, фекалиях животных и гниющих тканях растений. Они получают питательные вещества, кусая покровы мух и поглощая их гемолимфа находят в полости тела мухи, используя ее для получения питательных веществ. Этот паразит сокращает продолжительность жизни D. nigrospiracula пропорционально количеству паразитов, обнаруженных на теле. Снижение общего состояния здоровья происходит из-за физических травм, вызванных: Macrocheles subbadius а также из-за потери питательных веществ. Также было обнаружено, что этот паразит препятствует фертильности самок и развитию потомства.[10]
Влияние паразитизма на половое размножение
Несмотря на большие затраты на ухаживание и спаривание, D. nigrospiracula усиление репродуктивных усилий при воздействии паразитов.[10] Более молодые самцы уделяли ухаживанию еще больше времени, когда их поражало больше паразитов. То же явление наблюдалось и в исследовании с участием самцов старшего возраста, которые были слабо поражены паразитами, но уровень ухаживания упал ниже контрольного уровня при сильном паразитировании. Исследователи связывают эту поведенческую характеристику с D. nigrospiracula как эволюционное адаптивное преимущество, поскольку мухи пытаются передать свои гены при обнаружении более низкой продолжительности жизни.
Однако при заражении паразитами Дрозофила другие исследования показывают, что мужчины и женщины реже находят себе пару.[11] Самцам еще труднее найти себе пару, чем самкам, даже если они заражены таким же количеством М. суббадиус. Кроме того, интенсивность выбора самок прямо пропорциональна глубине паразитарного заражения. Исследователи связывают эти наблюдения со снижением конкурентоспособности мужчин и женщин, снижением энергии ухаживания и даже с физическим предотвращением совокупления.
Микробиом
Как уже упоминалось, D. nigrospiracula использовать некротические ткани кактуса сагуаро для спаривания, а также в качестве источника пищи.[3] Однако микробиота D. nigrospiracula значительно отличается от микробиоты кактусов кардон и сагуаро и на самом деле больше похож на мух из разных кактусов из других регионов. Больше всего бактерий не происходит из пищи на кактусах.[7] Эти бактериальные колонии были колонизированы посредством передачи от хозяина к хозяину другими видами и в других условиях.
Конкуренция с Drosophila mettleri
Этот вид имеет определенные сходства в поведении с Drosophila mettleri. Однако основное различие между этими двумя видами мух, которое ограничивает конкуренцию между ними при выборе места для гнездования, объясняется скорее генетически, чем поведенчески. Д. Меттлери содержит повышенную регуляцию гена CYP28A1 в семействе генов P450. Активная регуляция этого гена позволяет Д. меттлери размножаться как в токсичной почве, окружающей гниющие кактусы, так и на тканях гниющих участков кактусов. D. nigrospiracula, однако, у него отсутствует этот активированный ген, и он может гнездиться только на тканях гниющих пятен кактусов. Это конкретное генетическое различие позволяет обоим видам пустынных дрозофолидов использовать одних и тех же кактусов-хозяев в одном и том же географическом регионе без давления со стороны конкуренции.
Рекомендации
- ^ Описание новых видов подродов Hirtodrosophila и Дрозофила. Дж. Т. Паттерсон и М. Р. Уиллер, 1942 г.
- ^ Марков Т.А., Фоглеман Дж.С., Хид В.Б. (май 1983 г.). «Репродуктивная изоляция у дрозофилы пустыни Сонора». Эволюция; Международный журнал органической эволюции. 37 (3): 649–652. Дои:10.2307/2408281. JSTOR 2408281. PMID 28563318.
- ^ а б c Алонсо-Пиментел Х., Спанглер Х. Г., Хид У. Б. (январь 1995 г.). "Звуки ухаживания и поведение двух сагуаро-размножающихся Дрозофила и их родственники ". Поведение животных. 50 (4): 1031–1039. Дои:10.1016/0003-3472(95)80103-0. S2CID 53176991.
- ^ Durando CM, Baker RH, Etges WJ, Heed WB, Wasserman M, DeSalle R (август 2000 г.). «Филогенетический анализ группы видов реплета рода Drosophila с использованием нескольких источников признаков». Молекулярная филогенетика и эволюция. 16 (2): 296–307. Дои:10.1006 / mpev.2000.0824. PMID 10942616. S2CID 18039476.
- ^ а б c Франк М.Р., Фоглеман Дж.С. (декабрь 1992 г.). «Участие цитохрома P450 в использовании растения-хозяина дрозофилой пустыни Sonoran». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 89 (24): 11998–2002. Bibcode:1992PNAS ... 8911998F. Дои:10.1073 / пнас.89.24.11998. ЧВК 50685. PMID 1465429.
- ^ а б c d Джонстон Дж. С., Хид В. Б. (июль 1976 г.). "Распространение адаптированной к пустыне дрозофилы: размножение D. nigrospiracula сагуаро". Американский натуралист. 110 (974): 629–651. Дои:10.1086/283095.
- ^ а б Мартинсон В.Г., Карпинтейро-Понсе Дж., Моран Н.А., Марков Т.А. (декабрь 2017 г.). МакБейн AJ (ред.). «Отличительная кишечная микробиота, ограниченная хозяином в популяциях кактофильных видов дрозофил». Прикладная и экологическая микробиология. 83 (23): e01551–17, /aem/83/23/e01551–17.atom. Дои:10.1128 / AEM.01551-17. ЧВК 5691420. PMID 28939605.
- ^ Уртадо Л.А., Эрез Т., Кастрезана С., Марков Т.А. (июнь 2004 г.). «Противопоставление популяционных генетических моделей и эволюционных историй среди симпатрических кактофилов пустыни Сонора». Молекулярная экология. 13 (6): 1365–75. Дои:10.1111 / j.1365-294X.2004.02169.x. PMID 15140083.
- ^ Марков Т. (1988-07-01). «Репродуктивное поведение Drosophila melanogaster и D. nigrospiracula в полевых условиях и в лаборатории». Журнал сравнительной психологии. 102 (2): 169–73. Дои:10.1037/0735-7036.102.2.169. PMID 3135147.
- ^ а б Полак М., Стармер В. Т. (ноябрь 1998 г.). «Риск смерти, вызванный паразитами, увеличивает репродуктивную способность самцов дрозофилы». Ход работы. Биологические науки. 265 (1411): 2197–201. Дои:10.1098 / rspb.1998.0559. ЧВК 1689506. PMID 9872007.
- ^ Полак М., Марков Т.А. (август 1995 г.). «Влияние эктопаразитарных клещей на половой отбор у плодовой мухи пустыни Сонора». Эволюция; Международный журнал органической эволюции. 49 (4): 660–669. Дои:10.2307/2410319. JSTOR 2410319. PMID 28565138.