Моногамные самцы дрозофил оказались менее выносливыми певцами
Самец плодовой мушки Drosophila pseudoobscura
Sarah L. Martin / Wikimedia Commons
Брачные песни дрозофил требуют силы и выносливости, и наличие конкуренции заставляет их эволюционировать и исполнять более высокочастотные песни. Потомки самцов, которые размножались в условиях повышенной конкуренции, обладают большим весом, выносливостью, и охотнее исполняют брачную песню, чем потомки моногамных пар. Это выяснила международная группа биологов, результаты их работы опубликованы в журнале Animal Behaviuor.
С помощью полового отбора самка выбирает лучших самцов, чтобы родить от них наиболее здоровое потомство. Половой отбор также является движущей силой эволюции, заставляя самцов исполнять все более сложные брачные танцы и петь более сложные песни. У дрозофил брачный ритуал требует значительных энергетических затрат и навыков моторики: самец привлекает самок исполнением брачной песни, для чего он отводит одно или оба крылышка, и производит ими часто повторяющиеся вибрации небольшой амплитуды (HRR), чередующиеся с реже повторяющимися вибрациями высокой амплитуды (LRR). Самец начинает исполнять LRR песню, пока направляется к самке, а приблизившись вплотную, самец переключается на HRR песню, после чего делает попытку спариться с самкой. О частотности вибраций крыльев во время HRR песен судят по паузе между двумя следующими друг за другом импульсами (IPI). Исследования подтверждают, что низкий IPI — это важный критерий, по которому самки дрозофил выбирают себе самца. Ученые знали, что усиленная конкуренция за самку приводит к эволюции брачных песен, и решили подробно выяснить, на какие показатели моторики распространяются эти изменения.
Схема брачной песни D. pseudoobscura. Верхний график иллюстрирует чередование высокочастотных (HRR) и низкочастотных (LRR) песен. Слева разбирается LRR песня, справа HRR. Стрелочками обозначены импульсы, частоты, и интервалы между ударами (IPI).
Allan Debelle et al., Animal Behaviour, 2017
Дрозофил (D. pseudoobscura) расселили по сосудам, при этом соотношение самцов и самок было разное. В моногамных сосудах (группы M1, M2, M3, M4) содержали по одной самке и одному самцу, в сосудах с повышенной полиандрией (то есть многомужеством, группы E1, E2, E3, E4) на каждую самку приходилось по шесть самцов. Их потомков помещали в аналогичные условия, формируя новые и новые поколения.
Песни самцов записывали с помощью специального оборудования (Insectavox). Каждого самца записывали только раз, из каждой линии селекции (группы) брали по 60 самцов. Затем записи расшифровывали, и выводили показатели частотности и амплитуды для HRR песен, интервал IPI между импульсами, считали количество HRR песен, которое исполнил каждый самец во время ухаживания, и другие показатели. Эти характеристики ухаживания сопоставляли с размером и температурой тела особей, интенсивностью ухаживаний, и происхождением (потомок моногамной линии — потомок полиандрической линии).
(a) Средний вес тела самцов дрозофил (по оси y в мм) в моногамной группе (M) и полиандрической (E). (b) изменение паузы между импульсами (IPI по оси Y, в миллисекундах) с изменением размера тела (ось x). (c) и (d) изменение интервала между импульсами (ось y) с каждым новым импульсом (по оси x отложен порядковый номер импульса в песне). Слева данные по группе E, справа по группе M. Серым цветом указаны данные для первой вспышки (серии импульсов) высокочастотной песни, черным для 40-ой. На всех графиках пунктиром обозначен 95-процентный доверительный интервал.
Allan Debelle et al., Animal Behaviour, 2017
Корреляция между факторами представлена в виде эллипсов. Группа E — черные эллипсы, группа M — серые, пунктиром обозначена нулевая корреляция. Чем сильнее сплющен эллипс, тем сильнее корреляция. По оси y, сверху вниз: интервал между импульсами (HRR), амплитуда, частота импульсов внутри высокочастотной серии, в правом нижнем углу — общее количество вспышек из высокочастотных ударов, исполненных самцом. По оси x, слева направо: амплитуда, частота, общее число высокочастотных вспышек (серии импульсов), задержка перед началом исполнения брачных песен (она же — в правом нижнем углу).
Allan Debelle et al., Animal Behaviour, 2017
В результате ученые обнаружили зависимость вероятности пения с происхождением самца: самцы моногамных линий с меньшей вероятностью заводили брачные песни. Также они начинали петь в среднем на 5,7 секунд позже тех, кто родился в полиандрических семьях (P = 0.001). Как и ожидали экспериментаторы, пение энергозатратно, поэтому паузы между импульсами с каждым разом увеличивались, причем уменьшение частотности импульсов происходило быстрее у потомков моногамных предков.
Также с IPI коррелировала температура тела самцов, причем с каждым увеличением температуры на один градус Цельсия, пауза между импульсами уменьшалась на 0,32 миллисекунды (P = 0.012). Потомки полиандрических линий отличались большими размерами тела (P < 0.001), а крупные самцы не только пели HRR песни с более низкими интервалами между импульсами, но они могли дольше удержать этот темп. Амплитуда также коррелировала с размером тела (и крыльев) самцов (P = 0.024).
Так, результаты говорят в пользу того, что конкуренция за самку приводит к эволюционным изменениям, в том числе, увеличение показателей моторики, которые позволяют исполнять более сложные песни. Также авторы выявили показатели, которые ведут к большему репродуктивному успеху, такие как температура и размер тела самца, и обнаружили, что низкий IPI связан и с большей выносливостью.
Мы писали ранее о брачных играх дрозофил. Во многом их репродуктивное поведение запрограммировано генетически. Также мы рассказывали, что в жестокой конкуренция между самцами может пострадать и сама самка, если только конкурирующие самцы не имеют родственных и «дружеских» связей.
Анна Зинина
