Исследователи из Университета Кюсю обнаружили, что жуки-долгоносики, питающиеся бобами адзуки и заражённые бактериями Wolbachia, в условиях, имитирующих изменение климата (повышенная температура и уровень углекислого газа), склонны откладывать более крупные яйца. Это повышает выживаемость их потомства. Интересно, что из более крупных яиц вылуплялись исключительно личинки мужского пола.
Исследование опубликовано в Scientific Reports
Исследование, опубликованное в [Scientific Reports][1], демонстрирует преимущества заражения Wolbachia в неблагоприятных условиях окружающей среды для этих жуков. Это первое наблюдение половых различий в размере яиц у вида с хромосомным определением пола.
Жук-долгоносик, питающийся бобами адзуки (Callosobruchus chinensis)
Жук-долгоносик, питающийся бобами адзуки (Callosobruchus chinensis) — это небольшое насекомое длиной около 3 мм, известное как вредитель хранящихся семян бобовых. Эти жуки откладывают яйца на поверхности семян, а после вылупления личинки проникают в семена. Понимание их биологии необходимо для снижения ущерба, который они наносят.
Профессор Мидори Туда из сельскохозяйственного факультета Университета Кюсю, возглавлявшая исследование, объясняет: «Одной из характеристик, которые мы наблюдаем у некоторых насекомых, включая этих жуков, является увеличение размера яиц при воздействии на них стрессовых факторов окружающей среды. Потомство, вылупившееся из более крупных яиц, как правило, выживает лучше и развивается быстрее на ранних стадиях. Это форма биологической инвестиции в условиях стресса».
Влияние человеческой деятельности на популяцию вредителей
«В связи с повышением уровня углекислого газа в атмосфере и глобальными температурами критически важно прогнозировать будущую динамику популяций сельскохозяйственных вредителей, таких как жук-долгоносик, питающийся бобами адзуки», — добавляет профессор Туда.
Влияние инфекции Wolbachia на размер яиц
Ещё одним фактором, влияющим на размер яиц у насекомых, является заражение Wolbachia — одним из наиболее распространённых паразитических микробов у насекомых. Оно может вызывать различные эффекты у разных видов. Например, у трипсов и клещей, где пол определяется гаплодиплоидностью (то есть наличием полного или половинного набора хромосом), заражённые Wolbachia родители производят более крупные яйца, но только те, которые дают потомство женского пола.
«Мы объединили эти две идеи, чтобы изучить, влияет ли заражение Wolbachia на размер яиц в условиях повышенной температуры и уровня углекислого газа, и влияет ли это на пол потомства», — продолжает Туда.
Определение пола у жуков-долгоносиков
«У жуков, питающихся бобами адзуки, пол определяется X и Y половыми хромосомами, как и у людей. Насколько нам известно, никто ранее не исследовал половые различия в размере яиц в таких условиях у организмов с этим типом определения пола», — отмечает профессор.
Совместное заражение двумя штаммами Wolbachia
Примерно 96% естественных популяций жуков-долгоносиков, питающихся бобами адзуки, заражены двумя штаммами Wolbachia: wBruCon (также известным как Con) и wBruOri (также известным как Ori). Одиночные инфекции каким-либо из штаммов встречаются редко: 1,6% популяции заражены только Con, и 2,4% — только Ori.
Исследователи подвергли жуков воздействию повышенной температуры и уровня углекислого газа (обозначено как eT&CO₂) в течение более двух дней во время яйцекладки. Они обнаружили, что жуки, заражённые обоими штаммами Wolbachia, откладывали более крупные яйца, и все более крупные яйца развивались в личинки мужского пола. Увеличение размера яиц наблюдалось только у жуков, заражённых обоими штаммами Wolbachia.
Интересно, что продолжительность жизни взрослых особей потомства зависела не от размера яиц, а от условий окружающей среды, пола, заражения Wolbachia и времени развития. Фактически, eT&CO₂ сокращал продолжительность жизни самцов, но не оказывал значительного влияния на самок.
Это исследование впервые продемонстрировало половые различия в размере яиц из-за заражения Wolbachia у вида с хромосомным определением пола. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить механизмы, лежащие в основе этого полового различия, которому способствует совместное заражение Wolbachia.
«С точки зрения борьбы с вредителями, воздействие на Wolbachia может быть стратегией, которую стоит изучить. Однако, поскольку почти половина всех видов насекомых заражена Wolbachia, неизбирательное использование бактерицидов может угрожать и не вредителям», — заключает Туда.
«Подход, ориентированный на природу, имеет важное значение по мере нашей адаптации к изменению климата», — добавляет она.
[1]: https://doi.org/10.1038/s41598-025-96680-6