Древний – не значит примитивный, уверены палеонтологи Боннского университета. Они изучали палеогеновых насекомых, сохранившихся в янтарях, и смогли лично убедиться, что жившие более 50 млн лет назад мокрецы были устроены куда сложнее и эффективнее своих современных потомков.

Округлый карман-испаритель феромонов на крыле Camptopterohelea odoraНа крыльях древних насекомых ученые обнаружили особые органы, предназначенные для распыления в воздухе феромонов, благодаря которым эти животные находят себе пару. Ничего подобного ни у одного вида мокрецов в наши дни не наблюдается.

Аспирант Боннского университета Фрауке Стебнер (Frauke Stebner) собрала в Индии небольшую коллекцию палеогеновых янтарей возрастом 54 млн лет. В одном из кусочков окаменевшей смолы она с трудом различила крошечное черное пятнышко, но вместо того, чтобы выбросить бракованный сувенир, решила разобраться в том, что же это такое.

"Часто насекомые в янтаре могут быть идентифицированы только в виде черных меток", – пояснила исследовательница, отметив, что янтарное сырье вообще обычно выглядит достаточно скучно – оно непрозрачно и на первый взгляд напоминает солодовые пастилки. Только сложные шлифовка и полировка позволяют разглядеть крошечных существ, застывших в янтаре, а микроскоп еще шире распахивает это окно в прошлое.

Camptopterohelea odoraИзучив свою находку под мощным синхротронным микроскопом, Стебнер выяснила, что видит неизвестный науке вид мокрецов (широко известных под народным именем "гнуса"), который немедленно и назвала Camptopterohelea odora – то есть душистая. Хотя эта конкретная особь была совсем крошечной – 0,9 мм в длину – палеонтолог выяснила, что перед ней самка, и что у этой самки на крыльях имеется нечто непонятное.

На переднем крае каждого крыла у Camptopterohelea odora располагалась странная везикулярная структура, говоря проще – кармашек с тонкими волосками по краю. "Ни один из современных видов мокрецов не имеет таких "карманов" на своих крыльях, – отметила Стебнер, – Зато очень похожие устройства есть у бабочек, и они служат для распыления феромонов в воздухе – чтобы привлечь партнера. Положение на кромке крыла позволяет распылять вещество в окружающий воздух настолько широко, насколько это возможно. А маленькие волоски с помощью турбулентности делают его распространение еще более успешным".

Удивительно, но отброшенные мокрецами миллионы лет назад распылители феромонов сегодня встречаются только у достаточно высокоразвитых бабочек и мотыльков. Сами же мокрецы теперь распространяют феромоны с помощью довольно простых органов, расположенных на брюшке.

"Феромонные испарители Camptopterohelea odora являются гораздо более сложными, чем у современных мокрецов, – подчеркнул старший автор исследования, профессор Джес Руст (Jes Rust), также из Боннского университета. – Очевидно, экологические условия, существовавшие 54 млн лет назад в девственных лесах, покрывавших нынешнюю Индию, делали необходимым такое приспособление".

Источник: PaleoNews

В высокоорганизованных колониях пчёл, ос и муравьёв королева-матка держит массу рабочих особей в подчинении с помощью специального феромона, который поддерживает у них постоянное бесплодие, — поэтому никаких амбиций, касающихся продолжения рода и даже занятия престола, у рабочих нет. До недавнего времени учёным были известны лишь несколько стерилизующих королевских феромонов — те, что применяются медоносными пчёлами, муравьями рода Lasius и термитами. 

Учёные, по-видимому, будут ещё долго спорить о том, в чём заключается смысл феромонов, которыми пользуются матки и рабочие муравьёв. (Фото myriorama.)Биологи из Лёвенского университета (Бельгия) вместе с коллегами из Австралии и США смогли определить аналогичные феромоны ещё у трёх видов общественных насекомых: у муравья-бегунка Cataglyphis iberica, у земляного шмеля и у осы обыкновенной. Всех их разделяет 145 млн лет независимой эволюции, и все они в прошлом произошли от одиночных предков, каждый от своего. Но, сравнив их королевские феромоны, исследователи обнаружили, что матки разных видов пользуются более или менее одинаковым «парфюмом» в виде насыщенных углеводородов-алканов с длинной цепью.

Сначала учёные сравнивали вещества, которые покрывали кутикулу королев и рабочих особей, затем — то, чего на королевах было больше, синтезировали искусственным путём и полученное вещество тестировали на обычной колонии. Для этого из колонии удаляли королеву, а на опустевший «трон» наносили синтезированное вещество; спустя какое-то время у рабочих особей проверяли состояние половой системы: не активировалась ли она, не готовы ли рабочие сами стать королевами? 

В каждом случае, как пишут исследователи в Science, синтетические углеводороды успешно поддерживали яичники рабочих особей в неактивном состоянии. При этом вещества, используемые разными видами, были настолько похожи, что феромоном королевы-осы можно было управлять рабочими муравьёв. 

Биологи также проанализировали данные 90 работ, в которых были сведения о веществах на кутикуле рабочих и маток различных общественных насекомых, и в результате пришли к выводу, что насыщенные алканы — это, по-видимому, общий химический трюк членистоногих королев. 

Однако говорить так было бы не совсем верно: такие же вещества выделяют и рабочие особи. Что же, получается, они сами себе подавляют половую систему? Сами авторы работы предлагают иное объяснение того, как действуют стерилизующие феромоны. По их мнению, тут имеет место не манипуляция, а соглашение между королевами и рабочими. Стерилизующие феромоны весьма похожи на феромоны одиночных видов, у которых эти же вещества, наоборот, стимулируют плодовитость и сигнализируют, что самка готова к спариванию. Избыток феромона у королевы сообщает рабочим о её потенциале, и они, так сказать, жертвуют собственными амбициями для того, чтобы потенциал матки раскрылся в полной мере. То есть что-то вроде «Если уж она готова размножаться, то давайте забудем о себе и поможем ей». 

Всё это, конечно, требует подтверждения, однако авторы работы полагают, что их гипотеза верна: ведь не зря же эти феромоны служат для привлечения самцов, и не только у одиночных, но даже у социальных видов.

Правда, некоторые скептики полагают, что полученным результатам вообще не стоит доверять: например, как утверждает Абрахам Хефец (Abraham Hefetz) из Тель-Авивского университета (Израиль), ссылаясь на собственные исследования, рабочие и матки муравья Cataglyphis niger несут на себе одинаковое количество того самого алканового феромона. И вообще, странно, что такая специфическая проблема — как удержать рабочих от размножения — получила в эволюции столь общее решение у разных видов. Остаётся только ждать новых исследований, чтобы понять, чья тут правда.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

У некоторых видов самки могли бы с полным основанием предъявить своим самцам претензию, что те заедают им жизнь. Так, несколько лет назад у дрозофил и нематод обнаружился странный феномен: присутствие самцов сокращает жизнь самкам и гермафродитам, выступавшим в качестве самок.

Нематода C. elegans с яйцами и детёнышами (фото Carolina Biological).Некоторые исследователи предложили этому простое объяснение: дескать, спаривание вызывает у самок (или гермафродитов) сильный стресс, который и сокращает продолжительность жизни. Однако, как считают исследователи из Медицинской школы Стэнфорда (США), дело вовсе не в сексе: просто самцы стараются дать преимущество своему потомству, а потому заставляют экс-партнёршу умереть пораньше, дабы она не успела спариться с конкурентом.

Анна Брюне (Anne Brunet) и её сотрудники экспериментировали с нематодами Caenorhabditis elegans. В популяциях этих почвенных червей самцы составляют от 0,01 до 0,1%, остальное приходится на гермафродитов. Впрочем, хотя гермафродиты могут оплодотворять сами себя, они предпочитают найти цельного, если можно так выразиться, самца, так как в этом случае получается произвести больше потомства.

По словам исследователей, пребывание самцов нематод вместе с гермафродитами уменьшало продолжительность жизни последних на 20%. Причём, что важно, этот эффект сохранялся даже тогда, когда самцы и гермафродиты не могли непосредственно контактировать друг с другом или же когда гермафродиты были стерильны и не размножались в принципе. Более того — эффект сохранялся даже тогда, когда гермафродитов помещали туда, где самцы находились некоторое время назад, а теперь там было пусто. То есть дело явно не в сексе и не в расходах энергии на потомство. Гермафродиты при этом выглядели так, будто у них ускорились процессы старения, и подобное происходило даже с теми, кто был довольно устойчив к другим видам стресса.

Объяснение оставалось одно: самцы выделяют некие вещества, которые оказывают фатальное действие на их партнёров. И действительно, когда эксперимент повторяли с самцами, у которых была нарушена секреция феромонов, или же с гермафродитами, у которых чувствительность к феромонам была понижена, то никакого ускоренного старения не отмечалось. И хотя исследователи пока не могут сказать, какой именно феромон тут командовал, им удалось определить молекулярно-генетические изменения, происходившие у гермафродитов. Бóльшая часть генов, которые реагировали на феромоны, отвечала за функционал в нейронах, и изменения в активности этих генов запускали нейродегенеративные процессы. Когда работу хотя бы одного гена блокировали, эффект преждевременного старения ослабевал.

Авторы уверяют, что этот феномен имеет место и в природных условиях, где самцы встречаются намного реже и их никто не собирает в одной лабораторной посудине. Исследователи поставили аналогичные опыты ещё с несколькими дикими, нелабораторными линиями Caenorhabditis elegans и несколькими видами нематод — и убедились, что и у них самцы тоже ускоряют старение потенциальных партнёров. То есть эта способность могла возникнуть 20–30 млн лет назад. Ускоренное старение происходило не только у видов с гермафродитами, но и у тех нематод, которые были чётко разделены на самцов и самок.

Объяснить это, как уже сказано, можно тем, что самцы стараются избавить своё потомство от конкуренции с потомством другого самца, который, чего доброго, спарится с этой же самкой или гермафродитом. Здесь следует помнить, что нематоды о «детях» не заботятся, поэтому самку можно убить безо всяких последствий для следующего поколения. Что же до высших позвоночных, то у них детёныши редко когда выживают без родительского присмотра, поэтому война полов у птиц и зверей вряд ли принимает столь своеобразные формы.

Впрочем, сами авторы работы говорят, что было бы весьма интересно проверить, не влияет ли на продолжительность жизни самцов и самок млекопитающих общение с особями противоположного вида. Многие мужчины и женщины со всей уверенностью ответили бы на этот вопрос утвердительно — но, разумеется, по-разному.

Результаты работы будут опубликованы в журнале Science.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Наблюдения за аргентинскими муравьями Linepithema humile показали, что они справляются с «решением» популярной задачи о ханойской башне.

Аргентинские муравьи набросились на мёд. (Фото aroid.) В этой головоломке игроку даются три стержня и некоторое число дисков разного размера, нанизанных на один из стержней и расположенных в порядке убывания диаметра. Башню необходимо как можно быстрее перенести на один из свободных стержней, соблюдая два простых правила: не допускается за один ход перемещать на другой стержень более одного диска и класть больший диск поверх меньшего.

Муравьиный вариант головоломки никаких дисков, конечно, не содержит, а возможные решения представлены в виде путей разной длины в лабиринте. В природе насекомые решают аналогичные задачи, связанные с поиском пути от колонии к источнику питания, с помощью выделяемых ими и постепенно испаряющихся феромонов. На длинных тропах концентрация феромонов оказывается снижена, и муравьи выбирают более короткие решения, в итоге приходя к оптимальному.

В новых экспериментах, выполненных биологами из Сиднейского и Уппсальского университетов, Linepithema humile должны были выбрать путь к еде, расположенной в противоположном конце лабиринта, из 32 768 вариантов. Наиболее короткими были две тропы.

На решение задачи муравьям давали один час, и практически во всех случаях они успевали за отведённое время отыскать один из оптимальных путей. После этого учёные блокировали найденную тропу и открывали новые секции лабиринта. Сначала насекомые просто модифицировали свой привычный путь и огибали незнакомое препятствие, проходя по неоптимальному маршруту, но ещё через час они, к удивлению авторов, снова выходили на кратчайшую тропу. «Мы не ожидали таких результатов в опыте с аргентинскими муравьями, которые, как было принято считать, могут использовать только один феромон», — признаётся один из участников исследования Крис Рид (Chris Reid).

Учёным также удалось выяснить, что животные лучше справляются с заданием, если их перед тестированием запустить в лабиринт, в котором нет пищевой приманки. Очевидно, «исследовательский феромон», выделяемый изучающими новую территорию муравьями, помогает им быстрее адаптироваться к изменяющимся условиям.

Биологи надеются, что результаты их работы помогут в разработке новых муравьиных алгоритмов, предназначенных для поиска маршрутов на графах. Таким алгоритмам совершенно точно не помешает гибкость, проявленная Linepithema humile.

Полная версия отчёта опубликована в издании Journal of Experimental Biology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Исследователи из Пенсильванского университета (США) обнаружили, что растения могут чувствовать запах своего врага и включать после этого свои системы защиты. Учёные изучали взаимоотношения золотарника высочайшего и золотарниковой мухи-пестрокрылки Eurosta solidaginis. Насекомые откладывают в растение яйца. Яйца и личинки служат причиной появления галлов, от которых растение не умирает, но производит меньше семян — и они к тому же получаются более мелкими и хуже прорастают.

Золотарник высочайший, поражённый Eurosta solidaginis (фото Ontario Wanderer)Eurosta solidaginis откладывают яйца только в золотарник высочайший, и такая узкая специализация паразитов позволила растению выработать стратегию защиты. Когда наступает время размножения, самец мухи прилетает на золотарник и привлекает самку феромонами. После спаривания самка тут же откладывает яйца. Но, как пишут исследователи в журнале PNAS, феромоны самца воспринимают не только самки, но и золотарник. И в ответ на них растение выделяет какие-то свои запаховые сигналы, которые отпугивают мух.

Учёные обрабатывали растения золотарника высочайшего феромонами самцов Eurosta solidaginis, после чего проверяли частоту посещения растений самками мух. Лабораторные эксперименты подтвердили полевые наблюдения: самки в четыре раза реже прилетали на золотарник, который почувствовал запах самца. Исследователи настаивают, что всё дело именно в запаховых сигналах: никакого иного воздействия самцов на растения они не заметили. Это не так уж и странно: в последнее время появляется всё больше сообщений о том, что растения могут чувствовать запахи — правда, в большинстве случаев речь идёт о запаховом общении между самими растениями. Способны ли они чувствовать «парфюм» насекомых, до сих пор никто не проверял.

Ну а на вопросы о том, как именно растения воспринимают запахи, что у них за обонятельная система, учёные пока лишь разводят руками: это, как говорится, тема для дальнейших долгих и кропотливых экспериментов.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА