Мотыльки Bella используют токсины для отпугивания хищников и привлечения партнеров
Пирролизидиновые алкалоиды, сложные и токсичные соединения, вырабатываемые различными видами растений, исторически представляли значительную опасность для крупного рогатого скота из-за своей смертоносной природы. Несмотря на их токсичность и четкие сигналы растений, содержащих эти алкалоиды, не рекомендующие их употреблять, мотыльки белла (Utetheisa ornatrix) уникальным образом приспособились не только потреблять эти вещества, но и использовать их в качестве защитного механизма и средства привлечения товарищей.
Генетические адаптации мотыльков-белянок
В новом исследовании, проведенном под руководством Музея естественной истории Флориды, ученые изучили генетические адаптации, которые позволяют мотылькам-белянкам процветать на диете, богатой этими опасными соединениями.
В ходе исследования, включавшего секвенирование генома моли белла и анализ генетических данных более 150 музейных образцов, некоторым из которых более ста лет, была поставлена цель выяснить эволюционное происхождение моли белла и ее близких родственников, а также развитие их характерных узоров на крыльях.
"Нам удалось показать, что можно использовать музейные образцы для ответа на генетические вопросы, которые обычно требуют сложных лабораторных методов", - объясняет соавтор исследования Андрей Сураков, координатор коллекций в Центре Макгуайра по изучению чешуекрылых и биоразнообразия. Сураков, посвятивший 15 лет изучению мотыльков-белянок, подчеркнул значение секвенирования генома для углубления нашего понимания этих живучих насекомых.
Уникальная стратегия выживания беличьих мотыльков
Полученные данные свидетельствуют о том, что мотыльки, обитающие в восточной части Северной Америки, Центральной Америке и Карибском бассейне, демонстрируют уникальную стратегию выживания: они становятся заметными в дневное время, вместо того чтобы прятаться от хищников.
Отпугивание хищников
Яркая окраска крыльев служит предупреждением об их токсичности, эффективно отпугивая потенциальных хищников, таких как пауки и птицы.
"Банановые пауки будут вырезать их из своих паутин", - говорит Сураков, добавляя, что пауки-волки и птицы будут избегать их. "При поимке они выделяют пенящуюся жидкость с неприятным вкусом, почти полностью состоящую из алкалоидов".
Привлечение товарищей
Этот защитный механизм проявляется и во время спаривания, когда самки выпускают шлейф аэрозолей, богатых алкалоидами, чтобы привлечь самцов.
В процессе спаривания самец мотылька передает самке не только сперму, но и дополнительные алкалоиды, которые она использует для защиты своих яиц.
Сложный эволюционный процесс
Исследование не только проливает свет на уникальные пищевые адаптации мотыльков-белянок, но и подчеркивает более широкое значение их тактики выживания. Тот факт, что мотыльки обладают несколькими копиями гена, отвечающего за фермент детоксикации алкалоидов, говорит о сложном эволюционном процессе, который мог включать дублирование генов - явление, наблюдаемое и у других видов.
По мнению исследователей, взаимодействие с пирролизидиновыми алкалоидами может быть ключевым фактором необычайно долгой жизни моли белла, поскольку стресс, вызванный этими токсинами, может активировать биологические механизмы, способствующие долголетию.
"Определенные виды стресса для биологических систем приводят к увеличению продолжительности жизни. Возможно, взаимодействие белых мотыльков с алкалоидами - не только причина их долгой жизни, но и один из механизмов, стоящих за этим", - предположил Сураков.
Это исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, углубляет наше понимание сложного взаимодействия между мотыльками и их токсичной средой и открывает новые возможности для изучения того, как другие виды приспосабливаются к токсичным веществам и используют их в своих экосистемах.
