Муха-паразит Ormia ochracea (O. ochracea) рождает живых детёнышей внутри сверчков. Это довольно редкое явление, но некоторые виды мух, как и млекопитающие, действительно рождают живых детёнышей.
Новое исследование, опубликованное на этой неделе в журнале «Annals of the Entomological Society of America», подробно описывает, как самки мух O. ochracea вынашивают потомство и рождают живых личинок, питаясь при этом своим хозяином — сверчком.
«Результаты также закладывают основу для будущих исследований в области генетики и развития Ormia — вида, уже хорошо известного в нейроэтологии своей миниатюрной, высоконаправленной слуховой системой и точным поведением при поиске хозяина», — сказал Норман Ли, соавтор исследования и нейробиолог из колледжа Сент-Олaf в Миннесоте.
Млекопитающие — не единственные животные, которые размножаются живорождением
Многие виды акул, включая катранов, молотоголовых, мако и больших белых акул, рождают живых детёнышей вместо того, чтобы откладывать яйца, как другие рыбы. У некоторых видов лягушек детёныши вылупляются из спины матери, а не из яиц. Известно, что три вида ящериц выполняют эволюционный трюк, откладывая яйца и рождая живых детёнышей: Lerista bougainvillii, Zootoca vivipara и Saiphos equalis.
Чтобы изучить это явление у насекомых, группа учёных рассмотрела O. ochracea. Эти паразитические мухи прикрепляются к сверчкам и могут использовать невероятно точный направленный слух, чтобы найти поющих сверчков.
Биолог и бывший студент колледжа Сент-Олaf Паркер Хендерсон использовал комбинацию вскрытия, флуоресцентного окрашивания и микроскопии, чтобы наблюдать и документировать, как самки O. ochracea вынашивают своих развивающихся эмбрионов в структуре, похожей на матку. Эмбрионы полностью питаются внутренне, пока не вылупятся в виде полностью сформированных личинок. Затем личинки O. ochracea откладываются непосредственно на сверчка-хозяина, где мухи зарываются внутрь и завершают своё развитие в теле сверчка. В итоге они убивают своего хозяина-сверчка примерно за 10–14 дней.
Исследование показывает, как эмбрионы значительно вырастают в утробе матери. Вероятно, они получают питание от своих матерей во время развития, что является репродуктивным режимом, известным как аденотрофическое живорождение. У этих мух также есть некоторая способность к частичному партеногенезу, когда эмбрион развивается из неоплодотворённой яйцеклетки. У O. ochracea неоплодотворённые яйца от девственных самок проходят ранние стадии развития, включая деление ядер и зачатки формирования узора. Однако эти эмбрионы не завершили формирование личинок.
«Эта работа подчёркивает необычную и недооценённую сторону биологии Ormia», — сказал соавтор исследования и биолог колледжа Сент-Олaf Эрик Коул. «Сложность их репродуктивной стратегии поднимает увлекательные вопросы об развитии насекомых и эволюции отношений между хозяином и паразитом».
Флуоресцентная микроскопия выявляет закономерности деления ядер в эмбрионе паразитической мухи в этой необычной «матке» насекомого.
Значение исследования для науки
Для учёных понимание того, как паразиты, такие как O. ochracea, размножаются и взаимодействуют со своими хозяевами, помогает объяснить некоторые более широкие экологические и эволюционные процессы. Понимание того, как эти процессы работают, может быть полезно в сельском хозяйстве, а также в борьбе с болезнями и вредителями.
Идеи, полученные из изучения отношений между мухами и сверчками-хозяевами, могут также лечь в основу биоинспирированных технологий. Гиперточное направленное слух Ormia уже повлиял на разработку новых конструкций слуховых аппаратов и акустических датчиков.
Кроме того, привлечение студентов-бакалавров к подобным исследованиям повышает научную грамотность и понимание общественностью того, как работает наука. Хендерсон выполнил этот проект в рамках своей подготовки к научной деятельности, что привело его к решению полностью посвятить себя карьере в научных исследованиях.
«Такая практическая работа — это то, что оживляет науку. Именно так вы учитесь мыслить как учёный и вносить свой вклад в новые знания», — сказал Хендерсон в заявлении.
Хендерсон также является соавтором сопутствующей статьи, в которой исследуется, как конкуренция за ресурсы среди личинок влияет на конечные результаты развития O. ochracea.
«Исследования с участием студентов не только приносят значимые открытия. Они способствуют воспитанию будущих учёных», — заключил Ли. «Постоянные инвестиции в исследования со студентами необходимы как для научного предприятия, так и для формирования более способной рабочей силы в STEM».