Во время метаморфоза куколки жуков прячут в карманы своих бактерий-симбионтов

Жуки из рода Lagria нуждаются в симбиотических бактериях на всех этапах неполовозрелой жизни. Однако на протяжении этого периода насекомые проходят ряд метаморфоз, превращаясь из яйца в личинку, а из личинки — в куколку. Их тело претерпевает масштабную реорганизацию, поэтому бактерии не могут постоянно находиться в одном и том же месте.

Теперь ученые из Копенгагенского университета (Дания) выяснили, как насекомые решают эту проблему. Оказалось, куколи самок Lagria имеют специальные карманы на спине, которые позволяют защитить симбионтов во время метаморфоз и облегчить их перемещение после окукливания в органы взрослых особей. Результаты исследования опубликованы в журнале Frontiers in Physiology.

Самки многих видов Lagria несут в своих железах рядом с яйцеводом смесь полезных бактерий. Когда они откладывают яйца, бактерии «выдавливаются» из желез и оседают на поверхности яиц. Вещества, вырабатывающие эти симбионты, защищают яйца, личинок и куколок жуков от грибков. Причем некоторые из этих бактерий не способны выживать вне тела жука — например, основной представитель микробиоты L. villosa, штамм бактерии Burkholderia.

Ученые провели сканирование куколок двух видов — Lagria villosa и Lagria hirta — с помощью микрокомпьютерной томографии и обнаружили три уникальных двухлопастных кармана в конце грудного сегмента куколок-самок. О подобных структурах у этих видов насекомых ранее не было известно. У куколок самцов карманы рудиментарны и содержат либо мало симбионтов, либо не содержат вовсе. На взрослой стадии симбиотические бактерии не выполняют защитную функцию, а только должны быть переданы потомству, поэтому у самцов нет потребности в симбионтах, ведь яйца предстоит откладывать самкам.

Чтобы выяснить, как бактерии перемещаются из карманов куколки и железы у гениталий взрослой особи, ученые рассеяли множество полистироловых флуоресцентных шариков шириной около микрометра на поверхности ранних куколок. После развития и выхода из куколки взрослого насекомого большинство шариков оказались на кончике брюшка жуков — как раз там, где расположены гениталии. Авторы полагают, что шарики и, предположительно, симбионты, перемещаются к гениталиям за счет трения в процессе вылупления.