Травматичное спаривание снизило фертильность зерновок

В процессе эволюции фенотипическая изменчивость представителей разного пола может вступать в конфронтацию. Крайним примером такого конфликта служат копулятивные травмы, которые самцы некоторых таксонов наносят самкам за счет специфического строения гениталий. По одной из гипотез, это — побочный эффект полового отбора: наиболее крупные и угрожающие органы повышают шансы самцов на спаривание. Однако фертильность самок при этом снижается, и для защиты организма в их случае должна происходить контрадаптация на поведенческом, физиологическом и иммунном уровнях. До сих пор подобный механизм, как правило, рассматривался для различных видов.

В новой работе международная группа ученых проанализировала контрадаптацию самок четырехпятнистой зерновки (Callosobruchus maculatus). Этот жук относится к инвазивным видам, распространенным на всех континентах за исключением Антарктиды. Но самой примечательной особенностью C. maculatus выступает эдеагус самцов — на его вершине расположены сотни острых шипов. Во время спаривания они травмируют репродуктивный тракт самок, повышая риск инфекций. Известно, что контрадаптация в этом случае проявляется в утолщении стенок тракта. Тем не менее, связь между изменениями иммунных реакций самок и строением гениталий самцов C. maculatus, изучена недостаточно.

Чтобы восполнить пробел, авторы использовали популяции зерновок из Бенина, США, Мали, Нигерии, Омана, Уганды, Буркина Фасо, Йемена, Индии, а также Международного института тропического сельского хозяйства (IITA). На первом этапе, после выращивания на коровьем горохе (Vigna unguiculata), они изучили морфологию девственных самок и самцов. С помощью рентгеновского микроскопа и микрокомпьютерной томографии (микро-КТ) они описали объем репродуктивного тракта, уровень фенолоксидазы (катализирует меланизацию тканей), активность клеток-киллеров у самок и длину шипов, общую длину эдеагуса и его вредоносность у самцов. Затем у других самок после спаривания оценили характер травм.

Результаты показали, что эффективность контрадаптации не связана с массой самок, но варьируется в зависимости от популяции. В среднем после спаривания репродуктивный тракт содержал 17,84 шрама, при этом наиболее выраженной корреляция между морфологией эдеагуса и фенотипическими изменениями самок была характерна для активности клеток-киллеров. В отличие от числа травм, построенная авторами модель не позволяла предсказать их локализацию, что может указывать на слабую зависимость признака от строения гениталий самцов. Любопытно, что хуже всего на фертильности популяции отражалось не уменьшение объема тракта (из-за меланизации), а адаптивный рост фенолоксидазы.

Подробности исследования представлены в журнале Proceedings of the Royal Society B.