У жуков-чесальщиков обнаружили уникальный циркадный ритм

Подавляющее число живых организмов живет по внутренним часам, которые эволюция многие годы соотносила с сигналами окружающей среды, чтобы выработать ритм жизни. Для многих этими сигналами стали восход и заход солнца, что сделало ритм 24-часовым.

Так, четкое расписание регулирует почти все сферы жизни — от половой активности до сна-бодрствования. Именно 24-часовому ритму подчинены растения, грибы, насекомые и даже цианобактерии.

Однако не все существам удобно жить в таком графике. Один из видов голотрихий — большой черный жук-чесальщик, азиатский вредитель — руководствуется собственным календарем.  

Самки Holotrichia parallela вылезают из почвы и забираются на листья растений-хозяев для привлечения самцов каждую вторую ночь. Чтобы позвать партнеров, самки выпускают брюшную железу, через которую распространяют феромон из LIME (L-изолейцин метил) и L-линалоола. Ученые решили проверить, подчинены ли самцы голотрихий на молекулярном уровне тому же ритму — улавливают ли феромоны только каждую вторую ночь.

Исследование длилось четыре года. За это время биологи убедились, что даже в полной темноте жуки сохраняют верность активности раз в два дня. Чтобы выяснить, как реагирует половая активность самцов на необычный циркадный ритм, ученые клонировали 14 генов-кандидатов. Отсеивая один за одним, они выявили ген-рецептор, чувствительный к летучим запахам и феромонам, — он называется HparOR14. Ранее, заметили авторы статьи, этот рецептор был неуловим.   

Биологи изучали уровни транскрипции, то есть обработки полученного сигнала, в течение трех месяцев и выяснили, что в ночное время HparOR14 гораздо активнее, чем днем, достигая пика в «ночь свидания». Примечательно, что самый низкий уровень активности рецепторов зафиксировали следующей ночью после призыва самки — спустя ровно 24 часа.

Это позволяет утверждать, что необычному циркадному ритму подчинены как самки, так и самцы черных жуков-чесальщиков. Открытым остается вопрос: чем обусловлен этот 48-часовой цикл?

Несмотря на уникальность, ритм довольно гибкий: из-за выпавших осадков жуки могут отложить свидание на день, пережидая непогоду в земле. В одном из прошлых исследований эти насекомые утрачивали циркадный ритм при удалении всех зрительных долей, но сохраняли его при удалении только части. Предположительно, в теле Holotrichia parallela есть механизм удвоения тактовых интервалов, регулирующий поведение.