Срочные новости раздела
Саранча и ее бактерии: влияют ли симбионты на поведение насекомого?

Саранча и ее бактерии: влияют ли симбионты на поведение насекомого?

Исследователи из Тель-Авивского университета  обнаружили , что кишечный микробиом одиночной саранчи претерпевает значительные изменения, когда насекомое присоединяется к стае своих сородичей. Это первый случай, когда, чтобы объяснить роение саранчи, выдвигается гипотеза о связи этого процесса с симбиотическими кишечными бактериями.

Перелетная саранча (Locusta migratoria)© Frangini Giuliano

Исследование показало, что бактерии рода Weissella, почти полностью отсутствующие в микробиоме одиночной саранчи, становятся доминирующими в стадной фазе. Более того, специально разработанная математическая модель указывает, что образование крупных скоплений саранчи дает этим бактериям потенциальные эволюционные преимущества, позволяя им распространяться и заражать большое количество насекомых.

Авторы работы говорят: «Полученные результаты не доказывают однозначно, что эти бактерии вызывают скопление и миграцию саранчи. Однако они побуждают нас выдвинуть новую гипотезу о том, что микробиом, и в частности бактерии Weissella, играют важную роль в индуцировании стай саранчи». Авторы работы надеются, что новое понимание механизмов роения саранчи будет способствовать разработке средств для борьбы с нашествиями саранчи, которые до сих пор представляют серьезную угрозу для многих стран.

Более двух десятков видов из семейства саранчовых (Acrididae) обладают способностью существовать в двух формах: одиночной (оседлой) и стадной (перелетной). Представители двух форм одного вида значительно различаются внешним видом, физиологией и особенностями поведения, так что в старину энтомологи иногда даже описывали стадную форму саранчи как особый вид. В условиях дефицита пищи представители перелетной формы саранчи могут образовывать огромные скопления, которые отправляются на поиски богатых растительностью мест. Наиболее знамениты среди них пустынная саранча (Schistocerca gregaria) и перелетная саранча (Locusta migratoria).

За день стая саранчи преодолевает расстояние до сотни километров. Крупные стаи саранчовых могут содержать до 80 миллионов особей на квадратный километр, а размер всей стаи — достигать нескольких сотен квадратных километров. Со временем насекомые становятся более сплоченными, а группы концентрируются на меньшей площади. Во время нашествия пустынной саранчи в Африке, на Ближнем Востоке и в Азии, продолжавшегося с 1966 по 1969 год, количество саранчи увеличилось с 2 до 30 миллиардов за два поколения, но площадь поражения уменьшилась с более чем 100 000 кв. км до 5000 кв. км.

Выдающийся вклад в изучение саранчи внес русский энтомолог Борис Уваров (1886–1970). Свои открытия он сделал при изучении перелетной саранчи на Кавказе, одиночную и стадную фазы которой ранее считали отдельными видами (Locusta migratoria и Locusta danica). Уваров в 1945 году стал первым директором Центра противосаранчовых исследований в Лондоне.

Роевое поведение саранчи возникает как реакция на скученность. Повышенная тактильная стимуляция задних ног вызывает повышение уровня серотонина в организме насекомого. Это приводит к тому, что саранча меняет окраску, начинает есть гораздо больше и быстрее размножается. Превращение саранчи в стайную форму вызывается несколькими тактильными контактами с сородичами в минуту в течение четырехчасового периода. Причиной образования стадной формы считается нехватка пищи, но конкретные физиологические механизмы, обеспечивающие этот процесс, остаются неясными. В качестве триггеров такого явления предлагались дефицит белка и особые феромоны, выделяемые насекомыми и побуждающие их собираться в группы.

Руководитель нынешнего исследования профессор Амир Аяли рассказывает: «Стаи саранчи, уничтожающие все посевы на своем пути, были основной причиной голода с библейских времен и до наших дней. За последние три года значительные регионы Африки, Индии и Пакистана сильно пострадали от вспышек саранчи, и ожидается, что изменение климата еще больше усугубит проблему. Стаи саранчи образуются, когда отдельные особи, обычно одиночные и безвредные, собираются вместе и начинают мигрировать. Однако причины такого поведения остаются в значительной степени неизвестными, и эффективное решение еще предстоит найти. После недавних исследований, указывающих на то, что микробиомы могут влиять на социальное поведение своих хозяев, мы выдвинули гипотезу, что микробиомы саранчи могут играть роль в их агрегационном поведении».

Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи изучили кишечный микробиом саранчи, выращенной в лаборатории, и обнаружили глубокие изменения, когда особи, выращенные в одиночных условиях, присоединились к группе из примерно 200 сородичей. Наибольшие изменения наблюдались среди бактерий рода Weissella. Затем исследователи разработали математическую модель для анализа условий, при которых возникновение крупных стай саранчи дает значительные эволюционные преимущества для бактерий Weissella, позволяя этим бактериям распространяться на множество других хозяев. Основываясь на этих результатах, исследователи предполагают, что бактерии Weissella могут играть важную роль в изменении поведения саранчи. Другими словами, бактерии могут каким-то образом побуждать своих хозяев изменить поведение и делать их более склонными к объединению с сородичами.

Статья опубликована в журнале Environmental Microbiology  Источник: Максим Руссо polit.ru

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Биологи Московского университета выяснили, что активные формы кислорода контролируют прорастание пыльцы и оплодотворение цветковых растений. Такие молекулы крайне охотно окисляют различные
подробнее...

Ученые эксперимента ALICE на Большом Адроном Коллайдере произвели первые в истории науки прямые наблюдения за так называемым эффектом «конуса смерти», который представляет собой проявление теории
подробнее...

Исследовательская группа под руководством ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) описала возможный биологический механизм, связывающий два заболевания, при котором рак молочной
подробнее...

Американские ученые выяснили, как небольшие генетические изменения позволили электрическим рыбам развить электрические органы. Открытие может помочь исследователям определить генетические мутации,
подробнее...

Работа примерно половины антибиотиков основана на том, что они подавляют активность рибосом, синтезирующих необходимые для жизни клетки белки. Однако рибосомы у грибков и человека очень похожи,
подробнее...

Коллаборация исследователей при участии специалистов Международной лаборатории биоинформатики НИУ ВШЭ представила новый способ борьбы с трудноизлечимой меланомой. Ученые обнаружили, что одна из форм
подробнее...

Немецкие физики применили технику времяпролетной визуализации к вырожденному атомному ферми-газу в оптической ловушке для исследования механизма образования атомами куперовских пар. Спаривание
подробнее...

Исследователи из Бостонского колледжа (США) обнаружили новую частицу — так называемую аксиальную моду Хиггса. Материалы, содержащие эту частицу, могут служить квантовыми датчиками для оценки других
подробнее...

Палеонтологи изучили покровы хорошо сохранившегося экземпляра пситтакозавра и обнаружили у него пупочный рубец (фактически пупок), как у некоторых крокодилов и ящериц. Это первая находка пупка среди
подробнее...

Физики превратили пару кристаллов времени в искусственный кубит с эффектом обратной связи и исследовали его динамику. Сами кристаллы представляли собой магнонные конденсаты, сформированные в жидком
подробнее...

Команда ученых из ВШЭ, Сколтеха, МПГУ, МИСИС создала нанофотонный микрофлюидный сенсор, потенциально применимый для диагностики, сопровождения и оценки эффективности лечения онкологических
подробнее...

Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент
подробнее...

Сингапурские физики сообщили о первом успешном пленении нейтральных атомов индия в магнитооптической ловушке. Для этого они использовали их лазерное охлаждение с метастабильного состояния. В
подробнее...

Коллаборация MicroBooNE подвела итоги нескольких лет работы по проверке гипотезы о том, что причиной аномального сигнала детектора MiniBooNe стал избыток электронных нейтрино. Три разные группы
подробнее...

Ученые Института математических проблем биологии РАН (Пущино) провели компьютерное исследование структурных и физических свойств самоорганизующихся пептидных нанотрубок на основе дипептида
подробнее...

Научная группа из Сколтеха и Сеченовского университета напечатала на 3D-принтере образцы из пористого сплава железа и кремния — создатели считают этот материал перспективным для дизайна костных
подробнее...

Международный коллектив, объединивший исследователей из разных областей, среди которых и антрополог МГУ, исследовал ДНК из семи захоронений кыргызстанских кладбищ Кара-Джигач и Бурана, где,
подробнее...

Новое исследование британских ученых раскрывает механизм, с помощью которого гены, кодирующие подмножество длинных некодирующих РНК, взаимодействуют с соседними генами, регулируя развитие и функцию
подробнее...