Rambler's Top100


logo














 

Новости, интересные
факты герпетологии
и террариумистики

Самцы дрозофил поют серенады с умом

    Ученые из Принстонского университета прислушались к тому, что поют самцы плодовых мушек, ухаживая за самками. Прежде считалось, что песня самцов целиком запрограммирована инстинктом, и что любые ее вариации отражают случайные отклонения в передаче нервных сигналов. Но в результате тщательного анализа компонентов песни выяснилось, что эти вариации не случайны и не бессмысленны. Они связаны с поведением самки: самец меняет звучание песни в ответ на движение самки к нему или от него и в зависимости от расстояния до своей избранницы. Ему важно быть услышанным и правильно понятым исходя из обстоятельств и окружающего контекста.

Drosophila melanogaster

Любовь разлита в воздухе... Наверное, это феромоны, но только их одних недостаточно: самец должен спеть еще любовную серенаду.
Рисунок с сайта drosophiladrawings.blogspot.ru

    Удивительное исследование, проведенное специалистами из лаборатории Малы Мёрти (The Murthy Lab) Принстонского университета, вызывает в памяти романтические строчки "Я звал тебя, но ты не оглянулась, // Я слезы лил, но ты не снизошла..." или "Девушка, зачем идешь ты мимо // и меня не видишь на пути...". Это исследование посвящено любовному общению дрозофил – точнее, тому, что лежит за пределами инстинктивных стереотипов ухаживания самок и самцов.
    У дрозофил весь ритуал ухаживания строго определен: самец и самка должны проделать согласованную последовательность действий (ее можно пронаблюдать здесь). И если самец по ходу дела приглянется самке, то ему повезет и ухаживание закончится копуляцией. Изучение ритуала ухаживания у плодовых мушек имеет давнюю историю. Сейчас известна в деталях не только сама последовательность действий, но и обслуживающие их нейронные связи, а также задействованные генетические ансамбли и биохимические стимулы. Мы даже кое-что знаем об индивидуальных мушиных предпочтениях. Но чем пристальнее вглядываешься в объект исследования, тем больше открывается тайн. Именно так и получилось с работой принстонских специалистов.
    Необходимым элементом ритуала ухаживания у плодовых мушек является призывная песня самца. Чтобы спеть как следует, ему нужно отвести крылышко и произвести им определенную серию вибраций. Эта песня состоит из импульсных и синусоидальных компонентов, которые чередуются и имеют характерный для каждого вида узор.

запись сигнала ухаживания самца

Вверху: запись сигнала ухаживания самца Drosophila melanogaster. Он начинается с синусоидального компонента, затем звучит серия импульсов. Эту стандартную репризу самец исполняет несколько раз, но момент перехода от импульса к синусу и обратно считался непредсказуемым. Из статьи J. D. Levine et al., 2002. Signal analysis of behavioral and molecular cycles Внизу: пример призывной песни самца. Из обсуждаемой статьи в Nature

    Предполагалось, что песня самца целиком и полностью инстинктивна, детерминирована на генетическом уровне. А длительность звучания импульсов и синусов считалась более или менее случайной: она могла, например, отражать помехи в передаче нервных сигналов. Чего же еще ждать от глупых мух?
    Но мухи оказались не так "глупы", стоило лишь постараться их понять. Но как понять муху? Она же не сообщит на эсперанто, что происходит в ее мушиной душе. Ученые предположили, что отклонения в песне самца не случайны, а могут означать реакцию на какие-то важные внешние стимулы. Они решили сопоставить эти отклонения с движениями самки и самого самца во время ухаживания. Для этого они сконструировали специальную камеру, которая отслеживала траекторию движения обоих участников, параллельно записывая звуки. И провели таким образом около 100 000(!) записей.
    В эксперименте участвовали самки, у которых отключили обоняние и зрение: они могли реагировать только на песню самца; у других отключали и слух. Самцы тоже были разными: нормальные самцы (дикого типа), с отключенным слухом, с отключенным "голосом". Регистрировали движение самца по направлению к самке, вбок от нее, развороты на месте; и всё то же самое для самок. Это чрезвычайно кропотливые измерения, но они выявили неожиданные закономерности.
    Самец начинает свою песню с громкого призыва (один из двух компонентов высокой амплитуды). Если самка замедляет свой бег, то самец переходит к альтернативному сигналу и затем повторяет репризу. И чем медленнее бежит самка, тем настойчивее он исполняет свое рондо (увеличивает частоту смены компонентов, укорачивая длительность синуса); или с другой стороны – чем решительнее песня, тем медленнее бежит самка. С уменьшением расстояния между самцом и самкой учащается чередование синусов и пульсов. Если же самка пытается бочком удалиться от кавалера (увеличение скорости движения в сторону), то он пытается догнать ее, ускоряет свой бег. В соответствии с этим меняется и его песня: он быстро переключается на синусоидальный призыв. Так и кажется, будто кричит ей вдогонку: "Постой!", оставив импульсное, решительное "А вот и я, крошка!". Если же этот призыв ее не останавливает, то самец и вовсе прекращает песню.

Зависимость скорости движений самца

Зависимость скорости движений самца вперед (mFV) и вбок (mLS) от длительности звучания синусоидального компонента до смены его на импульсный. Видно, что высокая скорость движения соотносится с более короткими синусоидальными сигналами.
График из обсуждаемой статьи в Nature

    Так как в этих экспериментах использовались линии самок, у которых мог работать только слух, то все закономерности можно объяснить только звуковой стимуляцией. Если самка была глухая, то она меньше реагировала на призывную песню, все выявленные закономерности между длительностью пульсов и синусов проявлялись хуже. Если же самка была не готова к спариванию, то регистрировалась обратная корреляция между песней и характеристиками движения: чем настойчивее звучала песня самца, тем быстрее бежала самка. Если рядом звучала любовная песня самца другого вида, то нормальная рецептивная самка бросалась наутек (возрастала скорость движения вперед). При этом любопытно отметить, что и у второго вида (Drosophila simulans) изменения любовного призыва самца в ответ на движения самки точно такие же, как и у Drosophila melanogaster. Это означает, что реакция самцов даже разных видов на присутствие и действия самок примерно одинаковая, но вот самке совсем не всё равно, какой кавалер проявляет к ней внимание.
    Самцы, лишенные способности видеть (слепые или ухаживающие за самкой в темноте), предпочитают "общаться" при помощи импульсовой компоненты. Обездвиженные так или иначе самцы издают в основном синусоидальный сигнал. Варьируя кавалеров и дам с теми или иными дефектами органов чувств, ученые показали, что рисунок любовной песни зависит от скорости движения самца. Иными словами, механизм нервной регуляции переключения с одного компонента на другой напрямую увязывается с иннервацией движений самца, а не со зрительной информацией. Хотя зрительная информация служит первичным стимулом. Эта часть исследования затрагивает способ нейронного обслуживания звуковых сигналов, то есть отвечает на вопрос не "что?", а "как?".
    Данное исследование интересно с нескольких точек зрения. Во-первых, оно показывает, что ритуал ухаживания у мух контролируется не только "слепым" инстинктом. Самцы мушек живо реагируют на ситуацию, меняя свою песенную стратегию. Если самец замечает благожелательный сигнал со стороны самки, то у него звучит один рефрен, если он видит, что дело плохо – то переключается на другой способ уговоров; если же самка демонстрирует безоговорочную неподатливость, то он быстро остывает и прекращает песню. Всё разумно, даже с человеческих позиций. Во-вторых, мы видим, что пристальное внимание к объекту, остроумный эксперимент и адекватный статистический анализ приводят буквально к фантастическому результату – позволяют вникнуть в смысл мушиных переговоров. Пусть пока мы разобрали только две мушиных "фразы" и только в определенном контексте, но ведь и это чудо.
    

    По материалам:
    1) P.Coen, J.Clemens, A.J.Weinstein, D.A.Pacheco, Yi Deng & M. Murthy. Dynamic sensory cues shape song structure in Drosophila // Nature. 2014. V. 507. P. 233–237.
    2) B.P.Oleczky. Ordered randomness in fly love songs // Nature. 2014. V. 507. P. 177–178. (Синопсис данной статьи, один из лучших в этом жанре.)


    Елена Наймарк

    Источник: Элементы Большой науки

    28 марта 2014 г.


Наверх   На Главную страницу

Rambler's Top100      Рейтинг@Mail.ru     

Аквариум. Современная Аквариумистика.
Правообладатель: Живая Вода®   Любые способы полного или частичного копирования и публикации данного текста и иллюстраций без письменного разрешения администрации интернет-ресурса vitawater.ru запрещены.

   © Живая Вода, 2001-2016 гг.   @webmaster

Реклама