Американские ученые исследовали, как два вида мух, обитающих в разных климатических условиях, адаптировались к экстремальным температурам на двух уровнях: клеточном (нейронном) и молекулярном. В зависимости от среды обитания, оба вида демонстрировали разное поведение в ответ на повышение температуры: лесные мухи его избегали, а пустынные — наоборот, устремлялись к источнику тепла. Ученые выяснили, что различия в генах и структуре мозга этих насекомых помогают объяснить, как изменение климата влияет на их поведение и распространение. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Насекомые, такие как мухи, играют ключевую роль в экосистемах, являясь основой пищевых цепей и опылителями растений. Однако их популяции стремительно сокращаются из-за изменения климата, что может иметь катастрофические последствия для экосистем и человека. Ученых давно интересует, как насекомые реагируют на изменения температуры, но до сих пор мало что было известно о том, как их мозг и сенсорные системы адаптируются к разным климатическим условиям. В новом исследовании авторы решили сравнить два вида мух — один из прохладных лесов Северной Калифорнии, а другой — из жарких пустынь Юго-Запада США. Оба вида являются родственниками обычной лабораторной мушки Drosophila melanogaster, что делает их идеальными объектами для изучения.
Исследователи использовали генетические инструменты, включая CRISPR (революционная технология редактирования генома, которая позволяет точно изменять ДНК живых объектов), чтобы изучить молекулярные и нейронные механизмы, лежащие в основе различий в температурных предпочтениях у двух видов мух. Они обнаружили, что для лесных мух характерна повышенная чувствительность к теплу, что заставляет их избегать высоких температур. В то же время пустынных мух, наоборот, активно привлекает тепло, что связано с изменениями в структуре их мозга, а именно в области, отвечающей за оценку привлекательности или отталкивания сенсорных сигналов. Ученые также провели эксперименты, чтобы понять, как мухи реагируют на резкие изменения температуры, и выяснили, что пустынные мухи постоянно ищут оптимальный температурный диапазон, что критически важно для их выживания в условиях экстремальных перепадов температуры: жаркого дня в пустыне и холодной ночи.
Результаты показали, что лесные мухи предпочитают более прохладные условия, с оптимальной температурой чуть ниже 21°C, в то время как пустынные мухи активно ищут тепло, предпочитая температуру около 32°C. Ученые также обнаружили, что тепловые рецепторы в антеннах пустынных мух активируются в соответствии с их предпочтительным температурным диапазоном, а не температурой, которую они должны избегать. Это означает, что для пустынных мух тепло не является угрозой, а, наоборот, привлекательным фактором. «Пустынные мухи ведут себя так, будто их антенны говорят им, что высокая температура — это хорошо, и они должны приближаться к ней», — объясняет Мэтью Кейпек, ведущий автор исследования из Северо-Западного университета в Чикаго.
Это открытие важно для понимания того, как животные адаптируются к изменяющимся климатическим условиям. Ученые надеются, что их работа поможет предсказать, как насекомые будут реагировать на глобальное потепление, и разработать стратегии для их защиты. «Мы уже видим, как популяции насекомых сокращаются во многих регионах, и даже насекомые-переносчики болезней, такие как вирус Зика и малярия, перемещаются на новые территории», — отмечает Марко Галлио из Северо-Западного университета. Не все насекомые одинаково реагируют на изменения климата, некоторые виды, особенно те, что хорошо адаптируются (например, комары, переносящие малярию и вирус Зика) могут выиграть от этих изменений. Понимание того, как мозг насекомых обрабатывает температурные сигналы, может помочь не только сохранить биоразнообразие, но и защитить человечество от последствий изменения климата.
Автор: Богдан Скиба.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
