Паразит и его жертва
Мировая фауна насчитывает больше 2,5 миллионов видов перепончатокрылых, но из них научно описано только 150 тысяч. Все эти насекомые делятся на три основные группы: сидячебрюхие, жалящие и паразитические. Наездники относятся к последним. При паразитизме различные виды сосуществуют в течение продолжительного времени, когда один использует другого в качестве источника питания или среды обитания. У насекомых паразитизм возникал неоднократно и независимо в разных группах, в настоящее время известно шесть отрядов, где он встречается наиболее часто: пухоеды, вши, перепончатокрылые и так далее. Но нужно отметить, что наездники не совсем паразиты, более точный термин для них — паразитоиды. Это явление возникло из отсроченного хищничества: организм проводит большую часть жизни в стадии личинки, питается изнутри или на теле своего хозяина и, в конечном счете, убивает последнего. Обычно перепончатокрылые выбирают в жертвы членистоногое животное.
— Типичному хищнику, который хочет добраться до сочной личинки жука в толще субстрата, нужно пролезть через огромный слой древесины, а потом выбраться обратно. Наездники действуют хитрее: тонким длинным яйцекладом проникают внутрь среды, откладывают яйцо, из которого образуется личинка паразитоида, она и съест в будущем хозяина, получит необходимый запас питательных веществ, чтобы выбраться наружу, — рассказывает научный сотрудник Ботанического сада Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова доктор биологических наук Владимир Гохман.
Практически любой вид вредных насекомых, которые представляют угрозу для сельского хозяйства, на тех или иных стадиях развития может умереть от воздействия разных паразитических перепончатокрылых. Поэтому наездники имеют важное экономическое значение в качестве «биологического оружия» для подавления численности вредителей.
Слона-то и не заметили
В 2014 году был найден неизвестный до этого для науки, но всесветно распространенный вид наездников. Получилось так потому, что насекомые очень похожи по внешнему строению, и выявить различия можно только специальными методами, например, проанализировать количество хромосом.
— История наших исследований началась в середине 90-х годов прошлого века, считалось, что этот вид очень хорошо изучен. Мы с британским специалистом Дональдом Квиком в Имперском колледже рассматривали носители наследственной генетической информации наездников на лабораторных культурах. И получили такой результат — у этой популяции семь пар хромосом. К тому времени я посмотрел некоторые другие виды перепончатокрылых, почти у всех исходное — гаплоидное — число было пять. Через несколько лет на кафедре энтомологии МГУ коллеги тоже начали изучать процессы заражения хозяев этими паразитоидами. Оказалось, что и у «московских» наездников гаплоидное число — пять, — говорит Владимир Гохман.
Ученые получили из Англии живую культуру для сравнения, и первым делом исследователи смотрели на репродуктивную изоляцию — механизмы, предотвращающие обмен генов между популяциями. Процесс спаривания выглядит так: самец подходит к самке, потом забирается на нее, производит определенные движения крыльями, ногами, головой, после чего партнерша должна принять рецептивную позу, прижать усики, открыть половое отверстие, затеммужская особь смещается назад и копулирует, передавая сперму, которая хранится в сперматеке, замыкающейся сфинктером — мышечным кольцом. Самка в состоянии контролировать открывание и закрывание последнего: когда яйцо идет по половым путям, то она, если хочет, может его оплодотворить. Обычно из неоплодотворенных яиц появляются мужские особи.
Оплодотворенные яйца откладываются на более качественных хозяев — крупных, больше подходящих по химическому составу, ведь в будущем родившейся самке потребуются энергетические и ресурсные затраты на яйцепродукцию.
— Когда мы подбирали пары из разных популяций, самки не принимали рецептивную позу ни разу. Мы попытались разрушить этот барьер, и в момент, когда она была готова ко всему, подменяли самцов. Физически спаривание случалось, но в таком случае в потомстве рождались одни мужчины. Получается стопроцентная пред- и посткопуляционная изоляция, — рассказывает ученый.
После этого ученые занялись характеристиками жизненного цикла. Исследования проводились при равных условиях: одинаковая температура, влажность, хозяева и их количество. Стало ясно, что у сравниваемых двух видов разная совокупность адаптаций, направленных на выживание.
— Нам пришлось применить подход эволюционной экологии. Известно, что приспособленность особей может определяться двумя компонентами: сначала надо дожить до репродуктивного возраста за счет конкурентных преимуществ, а потом оставить большое и качественное потомство. На этих двух показателях существует РК- теория: максимизировать способность к размножению — Р, максимизировать конкурентоспособность — К, — объясняет Владимир Гохман.
Когда ученые оценили результаты, то пришли к выводу, что московская популяция — это К-стратег, а британская — Р-стратег. Теперь нужно было понять, что известно о других представителях этого вида. Исследователи собрали выборки насекомых из разных стран, у всех них гаплоидное число было либо пять, либо семь. Затем рассмотрели репродуктивные отношения: насекомые активно скрещивались внутри своих популяций, но ни в коем случае не спаривались с представителями других групп. Дальше ученые проанализировали, на каких хозяевах находили наездников, делая эксперименты по определению предпочтений: они давали самкам возможность выбора насекомого. Оказалось, что пятихромосомный вид паразитирует только на точильщиках, а семихромосомный в основном на долгоносиках или на зерновке.
— После этого мы присмотрелись к хозяевам, сравнили долгоносиков и точильщиков в терминах РК-стратегии. Первые развиваются на таком богатом корме, как зерно, и достигают высокой численности. Вторые же растут на субстрате или сухой траве и обычно количество особей значительно меньше. В итоге, всё получилось красиво: Р-стратег паразитоид предпочитает Р-стратегов хозяев, а К-стратег — К-стратегов хозяев. Наездники этих пар, таким образом, подстраиваются к особенностям жизненного цикла предпочитаемых жертв, — говорит ученый.
Для полной уверенности исследователи предложили французским коллегам проанализировать насекомых обеих популяций на молекулярно-генетическом уровне. Те обнаружили четкое разделение по ядерным и по митохондреальным генам, но, в то же время, не нашли никаких следов древней гибридизации.
— Оказалось, что классическое наименование вида относится к представителям семихромосомной популяции, а чтобы выяснить, как называется пятихромосомный, надо было провести таксономическую ревизию всего рода этого представителя мировой фауны. Установили, что насекомое не подходит ни под одно описание. Таким образом, в московской квартире был найден новый для науки, всемирно распространенный вид наездников, — заключает Владимир Гохман.
Автор: Дарина Муханова
Фото: (анонс, 1) — из открытых источников, (2) — Сергея Ковалева
Источник: https://www.sbras.info/articles/simply/parazity-partizany
