Drosophila nigrospiracula - Drosophila nigrospiracula

Drosophila nigrospiracula
Vědecká klasifikace Upravit
Království:Animalia
Kmen:Arthropoda
Třída:Insecta
Objednat:Dvoukřídlí
Rodina:Drosophilidae
Rod:Drosophila
Druh:
D. nigrospiracula
Binomické jméno
Drosophila nigrospiracula
Patterson a Wheeler, 1942[1]

Drosophila nigrospiracula je druh mouchy pocházející z Poušť Sonoran, pokrývající Arizonu, Kalifornii a část Sonora, Mexiko. D. nigrospiracula sdílet poušť Sonoran se třemi dalšími druhy Drosophila: D. pachea, D. mettleri, a D. mojavensis. D. nigrospiracula nevykazují sexuální izolaci mezi ostatními druhy.[2] Tato moucha se množí na rozkládajících se tkáních dvou druhů kaktusů, které jsou také endemické v této oblasti: cardón (Pachycereus pringlei) a saguaro (Carnegiea gigantea).

Taxonomie

D. nigrospiracula je součástí D. anceps druhový komplex.[3] Tento druh je zařazen do kategorie D. mulleri podskupina, jedna z pěti podskupin v rámci Drosophila repleta skupina Drosophila rod.[4] Čtyři Drosophila Druhy mušek obývající Sonoranskou poušť nejsou navzájem nijak zvlášť úzce spjaty, ale všechny jsou pod skupinou repleta. Každý druh přišel obývat tento region samostatně a zažívá různou dostupnost zdrojů. Jako takové se nezávisle přizpůsobily prostředí pouště Sonoran a začaly používat různé kaktus druhy jako hostitelé.[5]

Místo výskytu

Cardónský kaktus (Pachycereus pringlei) nalezený na poloostrově Baja, poušť Sonoran.
Kaktus saguaro (Carnegiea gigantea) nalezený v poušti Sonoran.

D. nigrospiracula se nacházejí pouze v poušti Sonoran a konkrétně na Cardonu (Pachycereus pringlei) a saguaro (Carnegiea gigantean) kaktusy.[6] Cardón a saguaro jsou vysoké, sloupovité kaktusy s podobnými morfologie, chemické složení a nízké alkaloid složení (jejich hlavní alelochemický ). Saguaro roste v hlavní části pouště, zatímco druh cardón roste pouze na poloostrově Baja. D. nigrospiracula je omezen na tyto dvě formy kaktusů, protože vylučují alkaloidy gigantický a karnegin, který D. nigrospiracula může metabolizovat.[7] Tyto alelochemické látky jsou obvykle škodlivé pro hmyz bez správných alelochemických detoxikačních enzymů - zejména systému cytochromu p450.[6] Obecně platí, že tvorba rostlinného rozpadu může pocházet ze zranění nebo zamrznutí kaktusu. Poté exsudát stéká po rostlině a vytváří místo pro D. nigrospiracula shromáždit se.

Mechanismus metabolismu hostitelské rostliny

Systém cytochromu p450 se nachází téměř ve všech formách života a je zodpovědný za zpracování feromony a steroidy a také metabolizující insekticidy, léky, mutageny, a karcinogeny. Systém p450 umožňuje Drosophila metabolizovat a detoxikovat sekundární sloučeniny, které kaktusy používají jako funkci obrany býložravců, aby rostlinu životaschopně využily jako hostitele.[6]

Domácí sortiment

Typická velikost populace se pohybuje od 361 do 3 999 mouch.[6] Tyto mouchy dojíždějí do jiných kaktusů saguaro třikrát vyšší rychlostí než kdokoli jiný Drosophila druh; žijí v krátkodobých, ale velmi rozšířených stanovištích, která vyžadují neustálé přemisťování, aby hledali zdroje. D. nigrospiracula cestovat až 2 km denně a získat zdroje mezi kaktusy s nízkou hustotou.[8]

Životní historie

D. nigrospiracula vajíčka se tvoří ve folikulích, které se skládají z 15 ošetřovatelských buněk, a spárované vaječníky dané ženy se skládají ze stovek folikulů.[5] Chromozomy těchto mušek jsou polyploidní a aktivně se přepisují na RNA, která se poté předává do oocytů, aby pomohla s embryogenezí. V závěrečných fázích oogeneze ošetřovatelské buňky likvidují své jaderné komponenty do rostoucích oocytů a poskytují jim zdroje pro embryonální vývoj.

Úloha fosforu při tvorbě vajec

D. nigrospiracula vykazují sexuální dimorfismus prostřednictvím různých poměrů koncentrace fosforu u dospělých mužů a žen.[5] Ženy mají v pohlavních žlázách asi třikrát více fosforu než muži. Tato nerovnost je způsobena významem fosforu při syntéze nukleových kyselin během oogeneze. Kaktusy, na kterých D. nigrospiracula plemeno a krmivo mají nízké koncentrace fosforu, ale výzkum ukázal, že vyšší koncentrace u žen pochází z fosforu přenášeného z samce na samici během páření. Fosfor z mužského ejakulátu je začleněn do ženských vaječníků a je sledovatelný v RNA a DNA. Uvnitř samice se fosfor poté používá k syntéze nukleových kyselin nezbytných pro produkci vajec. Snížené hladiny fosforu ve stravě dospělých žen zpomalily oogenezi.

Páření

Větší muži měli tendenci být v páření úspěšnější než menší muži, protože vyhrávali soutěž mužů a mužů o ženy.[9] Ženy přistupují k mužům, aby se spojily na územích, která nejsou založena na zdrojích a jsou řízena mužem.

D. nigrospiracula má poměr pohlaví, který upřednostňuje ženy, protože ženy se mohou spojit několikrát za jedno ráno. Samice jsou navíc připraveny ke krytí 3 dny po narození, ale samci nedosahují pohlavního dospívání, dokud jim není 9 až 10 dní. Tyto dva faktory výrazně zvyšují operativní poměr pohlaví ve prospěch žen.

Námluvy

D. nigrospiracula vykazují různé chování při páření.[3] Muži zahájí námluvy nejprve fyzickým kontaktem se ženami. Poté provádějí displeje na křídlech, zatímco zasahovali ženu zezadu, často kolem ženy několikrát kroužily. Křídlový displej sestával z rychlého otevření a následného zavření jednoho nebo obou křídel, což vytváří záblesky zvuku. Muži také olizovali ženské genitálie, pokud se žena přestala hýbat. Ženy projevily ochotu k páření roztažením křídel, zatímco nezainteresované ženy se přemístily pryč od muže. mužský D. nigrospiracula jsou vytrvalí v námluvách, ale nepřipojují nechtěnou ženu.

Nepřátelé

Macrocheles subbadius

Macrocheles subbadius je ektoparazit pocházející také ze severoamerického regionu Sonoranské pouště, který obývá kaktusy saguaro i cardón. Rozmnožuje se na vlhké půdě, zvířecích výkalech a hnijící rostlinné tkáni. Získávají živiny kousáním do kůže much a přijímáním hemolymfa nachází se v tělesné dutině mouchy a využívá ji pro výživu. Tento parazit zkracuje délku života D. nigrospiracula způsobem úměrným množství parazitů nalezených v těle. Snížení celkového zdraví je způsobeno fyzickým traumatem způsobeným Macrocheles subbadius a také kvůli ztrátě živin. Bylo také zjištěno, že tento parazit brání ženské plodnosti a rozvoji potomků.[10]

Účinky parazitismu na sexuální reprodukci

Navzdory energetickým nákladům na namlouvání a páření, D. nigrospiracula zvýšené reprodukční úsilí při rušení parazity.[10] Mladší muži věnovali námluvám ještě více času, když byli postiženi více parazity. Stejný jev byl také pozorován ve studii se staršími muži, když byli lehce zasaženi parazity, ale úrovně námluv klesly pod kontrolní úrovně, když byly silně parazitovány. Vědci připisují tuto charakteristiku chování D. nigrospiracula jako evolučně adaptivní výhoda, protože mouchy se pokoušejí předat své geny, když je detekována nižší délka života.

Zatímco je však zamořený parazity Drosophila Podívejte se na párení na vyšších frekvencích, další studie ukazuje, že muži a ženy si manželky naleznou méně často.[11] Muži mají ještě těžší najít kamarády než ženy, i když jsou infikováni stejným množstvím M. subbadius. Intenzita volby ženy je navíc přímo úměrná hloubce parazitární infekce. Vědci připisují tato pozorování snížené konkurenční schopnosti mužů a mužů, snížené síle námluvy a dokonce fyzické prevenci kopulace.

Mikrobiom

Jak bylo zmíněno, D. nigrospiracula používat nekrotické tkáně kaktusu saguaro k páření a také jako zdroj potravy.[3] Mikrobiota však D. nigrospiracula se výrazně liší od mikroflóry nacházející se na kaktusech cardón a saguaro a ve skutečnosti se více podobá muškám z různých kaktusů z jiných oblastí. Nejhojnější z bakterií nepochází z potravy na kaktusech.[7] Tyto bakteriální kolonie byly kolonizovány přenosem mezi hostiteli jinými druhy a prostředími.

Soutěž s Drosophila mettleri

Tento druh má určité společné rysy chování Drosophila mettleri. Hlavní rozdíl mezi těmito dvěma druhy much, který však slouží k omezení množství konkurence mezi nimi při výběru hnízdišť, je vysvětlen více geneticky než chováním. D. mettleri obsahuje upregulaci v genu CYP28A1 v genové rodině P450. Upregulace v tomto genu umožňuje D. mettleri chovat jak v toxické půdě obklopující hnijící kaktusy, tak na tkáních hnijících náplastí kaktusů. D. nigrospiracula, postrádá však tento regulovaný gen a může se hnízdit pouze na tkáních hnijících náplastí kaktusů. Tento konkrétní genetický rozdíl umožňuje oběma druhům pouštních drosopholidů používat stejné hostitelské kaktusy ve stejné geografické oblasti bez konkurenčních tlaků.

Reference

  1. ^ Popis nových druhů podrodů Hirtodrosophila a Drosophila. JT Patterson a MR Wheeler, 1942
  2. ^ Markow TA, Fogleman JC, dbejte na WB (květen 1983). "Reprodukční izolace v Sonoran Desert Drosophila". Vývoj; International Journal of Organic Evolution. 37 (3): 649–652. doi:10.2307/2408281. JSTOR  2408281. PMID  28563318.
  3. ^ A b C Alonso-Pimentel H, Spangler HG, Heed WB (leden 1995). „Námluvy a chování chovu dvou saguaro Drosophila a jejich příbuzní “. Chování zvířat. 50 (4): 1031–1039. doi:10.1016/0003-3472(95)80103-0. S2CID  53176991.
  4. ^ Durando CM, Baker RH, Etges WJ, Heed WB, Wasserman M, DeSalle R (srpen 2000). "Fylogenetická analýza skupiny druhů repleta rodu Drosophila pomocí více zdrojů znaků". Molekulární fylogenetika a evoluce. 16 (2): 296–307. doi:10,1006 / mpev.2000.0824. PMID  10942616. S2CID  18039476.
  5. ^ A b C Frank MR, Fogleman JC (prosinec 1992). „Zapojení cytochromu P450 do využití v hostitelských rostlinách Sonoran Desert Drosophila“. Sborník Národní akademie věd Spojených států amerických. 89 (24): 11998–2002. Bibcode:1992PNAS ... 8911998F. doi:10.1073 / pnas.89.24.11998. PMC  50685. PMID  1465429.
  6. ^ A b C d Johnston JS, dbejte na WB (červenec 1976). „Disperze of Desert-Adapted Drosophila: The Saguaro-Breeding D. nigrospiracula“. Americký přírodovědec. 110 (974): 629–651. doi:10.1086/283095.
  7. ^ A b Martinson VG, Carpinteyro-Ponce J, Moran NA, Markow TA (prosinec 2017). McBain AJ (ed.). „Výrazná a hostitelem omezená střevní mikrobiota u populací druhů kaktofilních druhů Drosophila“. Aplikovaná a environmentální mikrobiologie. 83 (23): e01551–17, /aem/83/23/e01551–17.atom. doi:10.1128 / AEM.01551-17. PMC  5691420. PMID  28939605.
  8. ^ Hurtado LA, Erez T, Castrezana S, Markow TA (červen 2004). "Kontrastní populační genetické vzorce a evoluční historie mezi sympatrickými Sonoran Desert cactophilic Drosophila". Molekulární ekologie. 13 (6): 1365–75. doi:10.1111 / j.1365-294X.2004.02169.x. PMID  15140083.
  9. ^ Markow T (01.07.1988). „Reprodukční chování Drosophila melanogaster a D. nigrospiracula v terénu a v laboratoři“. Journal of Comparative Psychology. 102 (2): 169–73. doi:10.1037/0735-7036.102.2.169. PMID  3135147.
  10. ^ A b Polak M, Starmer WT (listopad 1998). „Riziko úmrtnosti vyvolané parazity zvyšuje reprodukční úsilí u mužské Drosophily“. Řízení. Biologické vědy. 265 (1411): 2197–201. doi:10.1098 / rspb.1998.0559. PMC  1689506. PMID  9872007.
  11. ^ Polak M, Markow TA (srpen 1995). "Vliv ektoparazitických roztočů na sexuální výběr u sonoranské pouštní ovocné mušky". Vývoj; International Journal of Organic Evolution. 49 (4): 660–669. doi:10.2307/2410319. JSTOR  2410319. PMID  28565138.

externí odkazy