Streszczenie: Naukowcy odkrywają zróżnicowane zachowania godowe nicieni, ujawniając złożoną interakcję między robakami hermafrodytycznymi i samicami glisty w ich dążeniu do reprodukcji. Podczas gdy samice aktywnie poszukują samców, tropiąc ich po zapachu w celu krycia, hermafrodyty wykazują zupełnie inne podejście i unikają krycia, dopóki nie wyczerpią zapasów nasienia.

Badania te nie tylko pogłębiają naszą wiedzę na temat strategii reprodukcyjnych nicieni, ale także oferują wgląd w genetyczne mechanizmy przyciągania i ewolucji behawioralnej. Badanie sugeruje, że obecność plemników lub płynu nasiennego u hermafrodytów działa jako regulator zachowania, co podkreśla strategię adaptacyjną mającą na celu maksymalizację rozprzestrzeniania się genów.

Kluczowe fakty:

1. Samice nicieni wykazują skuteczne zachowania godowe, w tym śledzenie samców po zapachu, co jest wcześniej nieznanym faktem.
2. Nicienie hermafrodytyczne unikają krycia do czasu wyczerpania się zapasów plemników, co świadczy o elastyczności behawioralnej i strategii ewolucyjnej mającej na celu maksymalizację pasażu genów.
3. Badanie dostarcza nowych informacji na temat genetycznych mechanizmów przyciągania i ewolucji strategii reprodukcyjnych u jednego z najbardziej podstawowych organizmów modelowych.

Źródło: Uniwersytet Rockefellera

Iskry lecą, gdy samica nicienia spotyka swojego partnera na szalce Petriego. Tropiąc go po zapachu, podbiega i zachodzi w ciążę w ciągu kilku chwil fizycznego kontaktu. Ale w przypadku hermafrodytycznej wersji tych maleńkich glisty jest to zupełnie inna historia.

Anatomicznie żeńskie, ale zdolne do samozapłodnienia przy użyciu własnego zapasu nasienia, hermafrodyty pozostają zdecydowanie niezainteresowane kojarzeniem się – dopóki nie wyczerpią się zapasy nasienia. Dopiero wtedy zaczną szukać samców.

Jak wynika z nowego badania opublikowanego w 2013 r., w nieznanych wcześniej szczegółach dotyczących mikroskopijnych rytuałów godowych mogą kryć się wskazówki prowadzące do lepszego zrozumienia genetycznych mechanizmów przyciągania. Aktualna biologia.

Odkrycia nie tylko wypełniają istotne luki w wiedzy na temat kluczowego organizmu modelowego, ale także rzucają nowe światło na ewolucję strategii reprodukcyjnych.

„Biolodzy tak naprawdę dopiero zaczynają odkrywać, jak ewoluują zachowania, a zachowania związane z zalotami należą do najbardziej uderzających, jakie widzimy” – mówi Cori Bargmann, neurobiolog Rockefellera. „Badaliśmy rytuały godowe nicieni, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób zmieniają się zachowania między gatunkami”.

Nicienie żeńskie

Nicienie, powszechnie określane jako glisty, to zróżnicowana grupa organizmów występujących w prawie każdym środowisku na Ziemi. Wśród nielicznych gatunków istnieją hermafrodyty zdolne do samozapłodnienia. Zespół Bargmanna zdecydował się porównać strategie hermafrodytycznych i niehermafrodytycznych członków plemienia Caenorhabditis rodzaj.

„Wszystkie te zwierzęta wyglądają tak samo” – mówi Margaret Ebert, główna autorka badań i współpracownik badawczy w laboratorium Bargmann. „Ale używają swoich systemów nerwowych w inny sposób, aby wywołać zupełnie odmienne zachowania godowe”.

Naukowcy rozpoczęli od obserwacji interakcji między mężczyzną i kobietą Caenorhabditis. „Prawie nic nie wiedzieliśmy o zachowaniach kobiet” – mówi Bargmann. „Przed zbadaniem hermafrodytów pierwszym pytaniem było, co robią kobiety”.

Zespół zaobserwował trzy zachowania godowe samic nicieni: tropią samców po zapachu, przestają się poruszać po fizycznym kontakcie z samcem i otwierają sromy, aby ułatwić krycie.

„Kobieta jest wzorem efektywności” – mówi Ebert. „Wykazuje silną potrzebę znalezienia partnera, a gdy już nawiąże kontakt, współpracuje. W ciągu minuty od spotkania z mężczyzną jest w ciąży.

Jednym z najbardziej zaskakujących odkryć było to, że samica tropi samca po zapachu. „Nie wiedzieliśmy tego” – mówi Bargmann. „Powszechnie przyjmuje się, że wyboru dokonują mężczyźni”.

Nicienie hermafrodytyczne

Następnie zespół zwrócił się ku blisko spokrewnionym, hermafrodytycznym Caenorhabditis. Nicienie te rozpoczynają swoje życie z kompletem plemników i komórek jajowych i nie tropią samców po zapachu.

Wręcz przeciwnie, aktywnie unikają krycia, a gdy samce podejmują taką próbę, „to jest jak byk na rodeo” – mówi Ebert. „Wykonują gwałtowne ruchy, aby zrzucić samca i uciec”.

Jednak wraz z wiekiem hermafrodyci nadal produkują komórki jajowe i przestają wytwarzać plemniki, pozostawiając je z gametami, których nie mogą samozapłodnić. Nagle samce nicieni stają się atrakcyjne.

„Kiedy zabraknie im plemników, przechodzą na inną firmę” – mówi Bargmann. „To nie tak, że hermafrodyty zapomniały, do czego służą mężczyźni. Po prostu maskuje te zachowania przez część swojego życia, a następnie uwalnia je w późniejszym życiu, ujawniając zdumiewający poziom elastyczności behawioralnej.

Ta elastyczność kojarzenia ma sens ewolucyjny. Z punktu widzenia sprawności biologicznej każde zwierzę powinno chcieć zmaksymalizować swój wkład w pulę genową. Dopóki hermafrodyty mogą rodzić własne potomstwo, nie mają motywacji do mieszania się z samcami.

Kiedy jednak nie są w stanie tego zrobić, ewolucyjnie strategiczne staje się kojarzenie i spłodzenie potomstwa z co najmniej połową ich materiału genetycznego. Zespół podejrzewa, że ​​obecność plemników lub płynu nasiennego działa jak rodzaj regulatora, sygnalizując, że należy wstrzymać zachowania godowe.

Odkrycia stanowią zasadniczy krok w kierunku odpowiedzi na najbardziej podstawowe pytania dotyczące ewolucji zwierząt w celu optymalizacji przejścia ich DNA. „Nasze odkrycia dodają kolejny element tej układanki” – mówi Bargmann.

„Gatunki te zmieniają swoje podejście, aby zmaksymalizować całkowitą liczbę genów, które mogą przekazać następnemu pokoleniu. To prawie tak, jakby hermafrodyci czytali podręcznik genetyki i pytali: „Jak mogę zmaksymalizować swoją sprawność fizyczną”.

O tej genetyce i nowościach dotyczących badań nad atrakcyjnością

Autor: Katarzyna Fenz
Źródło: Uniwersytet Rockefellera
Kontakt: Katherine Fenz – Uniwersytet Rockefellera
Obraz: Zdjęcie przypisuje się Neuroscience News

Orginalne badania: Otwarty dostęp.
„Ewolucja przebudowuje zachowania węchowe i związane z kojarzeniem się w procesie przejścia od rozmnażania żeńskiego do rozmnażania hermafrodytycznego” – Cori Bargmann i in. Aktualna biologia

Abstrakcyjny

Ewolucja przebudowuje zachowania węchowe i związane z kojarzeniem w przejściu od reprodukcji żeńskiej do reprodukcji hermafrodytycznej

Przegląd najważniejszych wydarzeń

• Zachowania godowe samic i hermafrodytów różnią się u pokrewnych gatunków nicieni
• Samice pociągają lotne męskie zapachy, ale hermafrodyty nie
• Ta sama para neuronów węchowych napędza pociąg kobiet do mężczyzn i odwrotnie
• Hermafrodyty pozbawione nasienia wykazują pewne ukryte zachowania godowe samic

Streszczenie

Gatunki płci męskiej/hermafrodytycznej pojawiały się wielokrotnie ze stanu przodków płci męskiej/żeńskiej u nicieni, zapewniając model do badania adaptacji behawioralnych do różnych strategii reprodukcyjnych.

Tutaj zbadaliśmy zachowania godowe samca/samicy (gonochorystyczne) Caenorhabditis gatunku w porównaniu z bliskimi krewnymi płci męskiej/hermafrodyty (androdierzy).

Odkryliśmy, że samice dwóch gatunków w Elegancja chemotaks grupowy na lotny zapach samców, ale hermafrodyty tego nie robią. Samice, ale nie hermafrodyty, również wykazują znane zachowania sprzyjające godowi, takie jak uspokojenie, gdy męskie struktury rozrodcze stykają się ze sromem.

Koncentrując się na gatunku męskim/żeńskim C. nigonipokazujemy, że chemotaksja samic w stosunku do samców ogranicza się do dorosłych samic zbliżających się do dorosłych lub prawie dorosłych samców i opiera się na specyficznym dla neuronu czynniku transkrypcyjnym AWA ODR-7, podobnie jak chemotaksja samców na kobiecy zapach, jak pokazano wcześniej w C. elegancja.

Jednakże wrażliwość samic podczas kontaktu godowego jest odr-7 niezależny. Wszystko C. nigoni Zachowania samic są tłumione przez krycie i nie występują u młodych hermafrodytów z gatunku siostrzanego C. briggsae. Jednakże ukryta wrażliwość podczas kontaktu godowego może zostać odkryta u mutanta lub w wieku C. briggsae hermafrodyty pozbawione własnej spermy.

Wyniki te ujawniają dwa mechanicznie odrębne elementy przejścia od zachowań kobiecych do zachowań hermafrodytycznych: utrata specyficznych dla kobiet zachowań odr-7-zależna chemotaksja i zależny od plemników stan zmniejszonej podatności na kontakt godowy.

Hermafrodyty z drugiego gatunku androdiopiennego, C. tropikalna, odzyskać wszystkie kobiece zachowania po starzeniu się, w tym chemotaksję u mężczyzn. Odzyskanie podatności na krycie po wyczerpaniu się plemników może zmaksymalizować sprawność hermafrodyty przez cały okres ich życia.