Семенная жидкость ослепила пчелиных цариц

Ученые обнаружили, что у пчелиных цариц после спаривания с трутнями меняется работа генов, связанных со зрением. Оказалось, что под действием семенной жидкости царицы начинают хуже реагировать на свет и, как следствие, с трудом попадают домой в улей. Исследователи полагают, что так проявляется конфликт полов - самцы пытаются помешать царицам спариться с другими трутнями. Работа опубликована в журнале eLife.

Как и многие социальные насекомые, пчелиные царицы полигамны. Они спариваются сразу с несколькими самцами, чтобы создать внутри улья максимальное генетическое разнообразие. Но в отличие от всех остальных, пчелиные царицы проводят несколько раундов спаривания, то есть вылетают из улья несколько дней подряд. Ранее ученые уже

на то, что после спаривания в мозге цариц изменяется экспрессия генов, в частности, связанных с иммунным ответом и зрением. Однако было неясно, что именно вызывает эти изменения и как они влияют на дальнейшую жизнь царицы.

Хоанито Либерти (Joanito Liberti) из Копенгагенского университета и его коллеги из Австралии, Дании и США изучили, как именно спаривание влияет на экспрессию генов. Они вводили четырем группам цариц полноценную сперму, семенную жидкость без сперматозоидов, физиологический раствор или просто имитировали спаривание без жидкости. Оказалось, что имитация спаривания и соленый раствор сильно отличаются по действию от спермы и семенной жидкости — при этом начинают работать разные группы генов. А вот полноценная сперма и семенная жидкость действовали примерно одинаково: судя по всему, присутствие сперматозоидов только усиливало эффект от белков семенной жидкости. При этом изменялся уровень экспрессии 1327 генов (это 8,6 процентов от всех работающих генов пчелы), отвечающих за передачу сигнала между клетками и обмен веществ. Но сильнее всего на присутствие семенной жидкости реагировал ген Hemicentin-1, который связан с патологиями сетчатки у разных животных, от дрозофилы до человека.

Чтобы проверить, действительно ли зрение цариц ухудшается после спаривания, исследователи провели электроретинограмму, то есть измерили активность нейронов сетчатки. На второй день после введения спермы или семенной жидкости амплитуда нервных импульсов в ответ на световой сигнал упала — пчелы частично ослепли.

Затем ученые снабдили цариц радиомаячками и выпустили их из улья, чтобы посмотреть, как спаривание влияет на их дальнейшее передвижение. У входа в улей установили датчики, реагирующие на прикосновение. Среди самок, которые получили инъекцию физраствора, обратно в улей вернулись практически все. Те же, кому ввели сперму или семенную жидкость, гораздо чаще терялись — около половины из них заблудились и не смогли попасть домой. Кроме того, они чаще задевали датчики на входе в улей: внутри гораздо темнее, чем снаружи, и пчелам было непросто найти отверстие и попасть в него.

Феномену ослепления пчелиных цариц после спаривания можно придумать несколько объяснений. Например, авторы работы предположили, что зрение может падать в целях экономии ресурсов: нервная система потребляет много энергии, но самке после спаривания нужно бросить все ресурсы на размножение. Впрочем, если бы это было правдой, то ослепление случалось бы позже: ведь для того, чтобы организм самки убедился в том, что оплодотворение неизбежно, сперма должна добраться до места хранения — сперматеки. Но на это уходит больше суток, поэтому так быстро перераспределить ресурсы организм бы не смог.

Исследователи придерживаются другой версии развития событий — они считают, что здесь разворачивается конфликт полов. Самки пытаются максимально разнообразить свое потомство, а самцы заинтересованы в обратном. И поскольку царицы вылетают на спаривание несколько дней подряд, то семенная жидкость не лишает их репродуктивного успеха в первый же день, но в последующие сильно затрудняет передвижение и мешает разглядеть не только потенциальных половых партнеров, но и собственный улей.

Но иногда влияние семенной жидкости на организм царицы бывает и благотворным — например, в ней могут содержаться противогрибковые вещества.

Полина Лосева