Различные методы знакомства с возможными романтическими партнерами доступны каждому. Для японского хрущика это может быть задачей, требующей умения отличать одно от другого исследование американских и китайских ученых, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показывает, как эти жуки используют зеркальные феромоны для поиска партнера. Эта статья поможет улучшить мониторинг и борьбу с сельскохозяйственными вредителями.
Японский хрущик, Popillia japonica, представляет собой серьезную угрозу для сельского хозяйства, и его импорт в США запрещен. В 1977 году ученые установили, что самки P. japonica привлекают самцов с помощью феромона японилура. Как и большинство биологических молекул, японилур может существовать в двух зеркально противоположных формах: R-форме и S-форме. R-японилур привлекает самцов, а S-японилур их отталкивает.
Через двадцать лет старший автор статьи Уолтер Лил выяснил, что ещё один вид насекомых, похожий на хрущи, Anomala osakana, также использует японилур в качестве полового феромона, но с обратной логикой: S-форма привлекает самцов, а R-форма, наоборот, отталкивает. По мнению Лила, эти виды населяют одинаковые территории, поэтому весьма вероятно, что такая система возникла для того, чтобы избежать нежелательного спаривания. «Это позволяет им экономить время и энергию», — отмечает Лил.
Долгое время оставалось неясным, как жуки способны различать формы феромона, которые по сути одинаковы. Кроме того, изучение японских жуков затруднено из-за действующих карантинных ограничений. Исследователи выявили третий вид жуков, использующих японилур в качестве феромона для привлечения партнера. Медно-зеленый майский жук Anomala corpulenta — еще один сельскохозяйственный вредитель, широко встречающийся в Юго-Восточной Азии и Китае.
У A. corpulenta R-японилур привлекает самцов, в то время как S-японилур оказывает обратное воздействие. Исследователям удалось установить, что у жуков существуют два основных гена рецепторов: один отвечает на R-форму, а другой реагирует на оба варианта и блокирует брачное поведение.
Обнаружив эти рецепторы у A. corpulenta, исследователи приступили к поиску соответствующих генов в геноме P. japonica, в ходе исследования японского хрущика было обнаружено два гена рецепторов. Последующая экспрессия этих генов в клетках лягушки показала, что один из них активно взаимодействует с R-японилур, а другой действует как его антагонист.
Анализ выявил, что все опасные вредители применяют единую систему сигналов для поиска партнеров и избежания бесполезного скрещивания. По словам Лил, задача исследователей — использовать феромоны для отслеживания и регулирования численности вредоносных жуков.
В Калифорнии использование переносимых по воздуху феромонов могло бы стать дополнением к уже существующим методам обнаружения вредителей, таким как ловушки и визуальные осмотры, применяемым для выявления насекомых, проникших на самолет или корабль. В районах, где популяции жуков уже сформировались, феромоны могут использоваться для наблюдения за численностью и процессом размножения. Кроме того, для предотвращения спаривания возможно применение синтетических феромонов.
[Фото: wirestock / Freepik.com]