Отвращение тараканов к глюкозе заставило самцов поменять стратегию спаривания

Перед спариванием самцы рыжего таракана предлагают самке полакомиться сладким секретом из своих желез. Но некоторые тараканы развили отвращение к глюкозе, чтобы избегать отрав-приманок, которые используют против них люди, и в результате это затрудняет спаривание. Исследователи из США обнаружили у таких тараканов новые стратегии ухаживания: во-первых, самцы с отвращением к глюкозе при ухаживании за такими же самками быстрее переходят к спариванию, во-вторых, изменился и состав их секрета: в нем стало меньше глюкозы и быстроразлагаемой мальтозы, но больше — мальтотриозы, которую слюна самок превращает в глюкозу не так быстро. Результаты опубликованы в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
Тараканы распознают сладкий вкус, и это помогает им находить пищу и размножаться. Самцы рыжих тараканов (Blattella germanica) во время ухаживания производят сладкий секрет — своего рода брачный подарок для самки. Самец поднимает крылья, а самка становится позади него и поедает секрет с тергальных желез, расположенных на его брюшке. Самец в это время успевает вытянуть брюшко, чтобы соединить их гениталии, и оплодотворить самку. Но для этого самка должна простоять так какое-то время, то есть секрет самца должен ей понравиться.
Но люди травят рыжих тараканов уже много лет, используя для этого отравы-приманки, содержащие глюкозу. Из-за этого среди тараканов развилась мутация, обеспечивающая отвращение к глюкозе. Мутантные особи не попадаются на сладкие приманки и выживают, однако и сладкий секрет самцов во время ухаживаний не приходится таким самкам по вкусу — и соития не происходит. Ученые, которые это обнаружили, предположили, что самцы тараканов должны были развить какие-то другие стратегии ухаживания в ответ на отвращение самок к глюкозе, и кроме этого они заметили, что с такими же мутантными тараканами самки спарятся с большей вероятностью.
Исследователи во главе с Аяко Вада-Кацумата (Ayako Wada-Katsumata) из Университета штата Северная Каролина выяснили, что за стратегии стали использовать мутантные самцы тараканов с отвращением к глюкозе.
В исследовании ученые использовали две линии тараканов — дикий и мутантный штамм. Первым нравилась глюкоза, а вторые ее избегали. Чтобы сравнить ухаживающее поведение тараканов, пару самца и самки садились в чашку Петри со свежей водой и кусочком корма для грызунов. Было четыре варианта пар: самец и самка дикого типа, мутантные самец и самка, мутантный самец и самка дикого типа и мутантная самка и самец дикого типа. Ученые обнаружили, что самцы с отвращением к глюкозе были успешнее в деле спаривания — и с самками дикого типа, и с мутантными самками они спаривались одинаково часто — в отличие от тараканов дикого типа, которым реже удавалось спариться с мутантными самками. Также оказалось, что мутантные самцы выжидают не так долго, прежде чем приступить к спариванию, если ухаживают за мутантными самками. Из-за отвращения к глюкозе самки тараканов проводят не так много времени, стоя на спине у самца, поэтому самцам действительно стоит быть расторопнее.
Дальше ученые выделили брачный секрет у разных тараканов и предложили его самкам. Тараканихи дикого типа съедали одинаковое количество выделений и диких, и мутантных самцов. А вот самки с отвращением к глюкозе съедали больше выделений таких же мутантных самцов. Тогда ученые проанализировали состав брачного секрета тараканов с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии. Анализ выделений показал, что в секрете мутантных самцов было в 5 раз меньше глюкозы и в 1,3 раза меньше мальтозы, чем в секрете самцов дикого типа (p < 0,0001). В то же время выделения самцов с отвращением к глюкозе содержали в 2,5 раза больше мальтотриозы (p < 0,001). Мальтотриоза расщепляется до глюкозы под действием слюны самок гораздо медленнее, чем мальтоза — и все в совокупности делает секрет мутантных тараканов привлекательнее для мутантных самок.
Исследователи смешали слюну самок и секретом самцов и выяснили, что значительное количество глюкозы высвобождается из выделений мутантных самцов только спустя 300 секунд инкубации со слюной, тогда как для выделений самцов дикого типа достаточно 5–10 секунд инкубации со слюной.
В конце ученые проверили, связаны ли новые поведенческие признаки с избеганием глюкозы генетически. Для этого они скрестили диких и мутантных мух, чтобы получить рекомбинантное гомозиготное потомство в 14 поколении — тараканов дикого типа, которые едят глюкозу — WT_aa, и мутантных тараканов, которые ее избегают, — GA_AA. Поскольку потомство было гомозиготным, стратегии ухаживания, свойственные мутантным самцам, избегающим глюкозу, должны были проявлять только GA_AA. Однако когда ученые скрестили получившихся самцов с мутантными самками, разницы в успехе скрещивания и стратегиях самцов не было. Это означало, что изменения в ухаживании не связаны с отвращением мутантных самцов к глюкозе, а возникли в ответ на изменение сексуального поведения мутантных самок.
Таким образом, хотя изменение вкусовых предпочтений самок тараканов в ходе длительного отбора снижает приспособленность вида, последующие изменения в поведении самцов могут это скомпенсировать.
Животные нередко сталкиваются с тем, что половой и экологический отбор конкурируют между собой. Например, тихоокеанские сверчки Teleogryllus oceanicus, привлекающие самок своим стрекотанием, перестали это делать, потому что их враг — паразитическая муха Ormia ochracea — тоже реагирует на звук, находит сверчка и откладывает на него яйца, и потом его поедают вылупившиеся личинки. И поскольку сверчки перестали петь, чтобы выжить, им стало труднее спариваться с самками — в результате некоторые из них стали прибегать к альтернативным репродуктивным стратегиям. Например,поджидать, пока петь не начнет другой сверчок, и спариваться с привлеченными самками. Но не все сверчки перестали петь — другому виду избегать мух помогает шумовое загрязнение, из-за которого мухи хуже различают их стрекотание.