Половой отбор привел у самцов водомерок к формированию особых антенн, которыми они удерживают самок во время копуляции. За их развитие отвечает активность особого гена.
Канадские ученые проследили, на примере водомерки Rheumatobates rileyi, какие отвечают за развитие полового диморфизма у насекомых. Статья с результатами их исследования опубликована в журнале Science.
Спариванию водомерок предшествует интенсивная борьба: чтобы оплодотворить самку, самец водомерки должен преодолеть ее активное сопротивление. Для того, чтобы лучше удерживать самку, самцы используют свои видоизмененные загнутые антенны.
При помощи электронного сканирующего микроскопа и видеосъемки высокого разрешения, позволившей проанализировать движения спаривающихся водомерок, ученые выявили четыре особенности мужских антенн, которые связаны с удерживанием самок. В их числе, помимо специальных крюков и шипов, особая петля, образованная тремя первыми члениками антенн. Самцы «надевают» ее на глаз самки во время спаривания.
Все эти свойства антенн закладываются у самцов на четвертой и пятой личиночной стадиях, предшествующих достижению половозрелого состояния, в то время как у самок антенны остаются неспециализированными. Чтобы понять, какие гены отвечают за специализацию антенн, ученые сравнили уровень транскрипции различных участков ДНК у самцов и самок на этих стадиях. Выяснилось, что у самцов в это время активно работает distal-less (dll) ген. У насекомых на более ранних стадиях развития этот ген отвечает за формирование конечностей в целом, как у самцов, так и у самок. И лишь у самцов водомерок на более поздних личиночных возрастах он стал отвечать за развитие особых «цепляющих» антенн.
При помощи РНК-интерференции ученые подавляли активность dll-гена на поздних возрастах , в результате чего у самцов цепляющие антенны не развивались полностью, оставаясь похожими на прямые антенны самок, либо приобретали лишь часть своих «цепляющих» свойств. Эксперименты с такими самцами показали, что они гораздо чаще соскальзывают с самок во время спаривания, чем нормальные водомерки. Впрочем, даже при нормально сформированных антеннах 12% попыток спариться оказываются успешными, настолько сильно сопротивляются самки.
Ученые подчеркивают, что их исследование – первый шаг к детальному пониманию механизмов действия полового отбора на генетическом уровне.
