Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


Б. Штерн
Ближайшие пригодные для жизни экзопланеты: где они, как их можно наблюдать и как их достичь


Р. Фишман
Истории мутантов: гомеозисные гены


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза


А. Бердников
Машинная точность


Р. Фишман
Великий уравнитель







Главная / Новости науки версия для печати

Паразиты фиговых опылителей не дают им паразитировать на фигах


Сиконий фикуса в разрезе. Видны самки перепончатокрылых насекомых из семейства Agaonidae, проникшие внутрь сикония, чтобы отложить яйца в семезачатки фикуса и умереть. Опыление цветков фикуса происходит за счет пыльцы, доставленной этими насекомыми из тех сикониев, в которых они выросли. Из цветков, в семезачатки которых агаониды отложили яйца, образуются галлы, внутри которых развиваются личинки агаонид. Фото © James Cook (одного из авторов обсуждаемой работы) из заметки об этой работе на сайте журнала Science
Сиконий фикуса в разрезе. Видны самки перепончатокрылых насекомых из семейства Agaonidae, проникшие внутрь сикония, чтобы отложить яйца в семезачатки фикуса и умереть. Опыление цветков фикуса происходит за счет пыльцы, доставленной этими насекомыми из тех сикониев, в которых они выросли. Из цветков, в семезачатки которых агаониды отложили яйца, образуются галлы, внутри которых развиваются личинки агаонид. Фото © James Cook (одного из авторов обсуждаемой работы) из заметки об этой работе на сайте журнала Science

Для видов рода Ficus (к которому относится, в частности, инжир) характерно взаимодействие с высокоспециализированными опылителями — перепончатокрылыми из семейства Agaonidae. Самки агаонид проникают в сиконий (орган фикуса, во внутренней полости которого располагаются цветки и впоследствии созревают маленькие плоды) через имеющееся в нем узкое отверстие и доставляют пыльцу на рыльца пестиков женских цветков. Проникшие в сиконий самки откладывают яйца в завязи фикуса. Из таких завязей образуются галлы, внутри которых развиваются личинки агаонид. К тому времени, когда из галлов выходят взрослые насекомые, в сиконии созревают мужские цветки. Выбирающиеся из сикония самки агаонид переносят пыльцу с этих цветков в другие сиконии. Результаты исследования, проведенного на нескольких австралийских видах фикусов, свидетельствуют о том, что другие перепончатокрылые, наездники, паразитирующие на агаонидах, часто заражают (прокалывая оболочку сикония яйцекладом) личинок агаонид в галлах, расположенных ближе к наружной стенке, но обычно не могут достать до галлов, расположенных глубже. По-видимому, паразиты тем самым не позволяют агаонидам научиться заражать все завязи в сиконии, а не только завязи, расположенные далеко от наружной стенки. Присутствие наездников, таким образом, не позволяет агаонидам перейти от взаимовыгодного сотрудничества с фикусами к паразитизму.

Взаимодействие между растениями рода Ficus, к которому относится, в частности, инжир (Ficus carica, он же смоковница, он же фиговое дерево) и перепончатокрылыми насекомыми семейства Agaonidae (надсемейство Chalcidoidea) — один из самых замысловатых примеров мутуализма (взаимовыгодных отношений) цветковых растений и насекомых-опылителей. Точнее — это не один, а много примеров, потому что разные виды фикусов опыляются разными видами агаонид (обычно одним или двумя), и детали отношений растений и их опылителей варьируют в зависимости от вида фикуса.

Цветки фикусов располагаются внутри полого округлого образования, получившего название сиконий (сиконии инжира — фиги, отсюда и «фиговое дерево»). Зрелый сиконий часто называют плодом, хотя строго говоря это не плод, а структура, внутри которой располагаются односемянные плоды. Каждый из плодов развивается из отдельного женского цветка. В стенке сикония имеется одно маленькое отверстие. Сквозь него во внутреннюю полость может пробраться лишь очень маленькое насекомое, и то с трудом. У многих видов агаонид миниатюрные самки, протискиваясь внутрь сикониев, теряют при этом крылья и некоторые членики усиков.

Крылатая самка (вверху) и бескрылый, похожий на личинку самец (внизу) агаониды Pleistodontes imperialis, которая опыляет цветки фикуса ржаво-красного (Ficus rubiginosa) и развивается в галлах, образующихся на месте завязей его цветков. Фото с сайта www.hear.org
Крылатая самка (вверху) и бескрылый, похожий на личинку самец (внизу) агаониды Pleistodontes imperialis, которая опыляет цветки фикуса ржаво-красного (Ficus rubiginosa) и развивается в галлах, образующихся на месте завязей его цветков. Фото с сайта www.hear.org

Но крылья им больше не нужны: они проникли в сиконий, чтобы остаться здесь навсегда — отложить яйца и умереть. При этом самка приносит в сиконий, где будут развиваться ее дети, пыльцу из того сикония, в котором она сама появилась на свет. С помощью яйцеклада она откладывает по одному яйцу внутрь семезачатков, находящихся в завязях женских цветков. В каждом цветке у фикусов — только один семезачаток, и самка откладывает в один семезачаток только одно яйцо. Обычно в один сиконий проникают несколько самок агаонид, но они откладывают яйца далеко не во все семезачатки. Из тех семезачатков, в которые агаониды не отложили яиц, будут развиваться семена. А в зараженных женских цветках развиваются личинки.

В ходе развития они выделяют особые вещества, благодаря которым ткани цветка разрастаются и образуют галл. Личинка живет внутри галла, питаясь его тканями. Там же она и окукливается. Когда приходит время взрослому насекомому выйти из куколки, оно прогрызает себе путь наружу — внутрь сикония. У некоторых видов агаонид самостоятельно выбраться из галлов могут только самцы (они имеют более мощные челюсти, чем самки, но, в свою очередь, в отличие от самок лишены крыльев), а самки могут выйти из галлов только благодаря тому, что уже выбравшиеся в полость сикония самцы прогрызают отверстия в галлах, где сидят самки, и спариваются с ними. Спаривание может происходить через прогрызенное самцом небольшое отверстие, пока самка еще находится внутри галла, и лишь после спаривания самец освобождает ее, расширяя это отверстие. Из оплодотворенных яиц впоследствии разовьются (как и у всех перепончатокрылых насекомых) самки. Некоторые яйцеклетки в организме самки остаются неоплодотворенными (половых клеток самцов — сперматозоидов — не хватает на оплодотворение всех яйцеклеток всех самок). Из неоплодотворенных яиц, тоже как и у всех перепончатокрылых, впоследствии разовьются самцы.

Агаониды выбираются из сикония наружу через отверстие, которое для этого, работая челюстями, расширяют самцы. При этом самки как правило переносят на себе пыльцу с тычинок мужских цветков, расположенных обычно вблизи отверстия. Пыльца в мужских цветках созревает как раз к тому времени, когда из галлов, в которые превратилась часть женских цветков, выходят взрослые насекомые. Вышедшие из сикония самцы вскоре погибают, а самки улетают на поиски сикониев, находящихся на более ранних стадиях развития, чтобы отложить в их женские цветки яйца. У большинства видов фикуса разные деревья цветут в течение года не одновременно, что позволяет самкам агаонид, выбравшимся из сикониев, где уже созревают семена, находить более молодые сиконии с женскими цветками, готовыми к опылению.

Таким образом, тесная связь со специализированными опылителями обеспечивающая направленный перенос пыльцы с мужских цветков одного растения на женские цветки другого, обходится фикусам довольно дорого. Значительная часть питательных веществ растения тратится на формирование галлов, внутри которых живут личинки агаонид. При этом в зараженных и превратившихся в галлы завязях семена уже не развиваются.

Обычно агаониды заражают только цветки, завязи которых находятся сравнительно близко к поверхности внутренней полости сикония, и оставляют нетронутыми цветки, у которых завязи располагаются глубже, ближе к наружной стенке. Если бы агаониды научились заражать не часть цветков, а все цветки внутри сикония, то их взаимоотношения с фикусом превратились бы из мутуалистических (взаимовыгодных) в паразитические.

Что же мешает этим насекомым перейти от мутуализма к паразитизму? Казалось бы, агаониды, которые научились бы это делать, оставляли бы больше потомства, чем их знающие меру родственники. Впрочем, переход опылителей к паразитизму сказался бы на эффективности размножения фикуса-хозяина семенами. Паразиты могли бы подорвать свою кормовую базу и исчезнуть вместе с фикусом-хозяином. Но если такого рода события иногда и происходят в ходе эволюции взаимоотношений фикусов и их опылителей, то, по-видимому, это случалось на протяжении эволюционной истории довольно редко, потому что многочисленные виды фикусов по сей день процветают, успешно взаимодействуя с агаонидами. Очевидно, какие-то факторы мешают агаонидам превращаться из хорошо оплачиваемых помощников во вредителей.

Наездник из рода Philotrypesis, откладывающий яйца в галлы, находящиеся внутри сикония фикуса. Наездникам трудно заражать галлы, расположенные далеко от стенки сикония. Поэтому опылители фикуса, представители семейства Agaonidae, откладывают яйца преимущественно в такие цветки, завязи которых удалены от стенки сикония. Благодаря этому в близких к стенке сикония завязях обычно развиваются семена фикуса, а из более удаленных образуются галлы, в которых живут личинки агаонид и паразитирующих на них наездников. И агаониды, и наездники, паразитирующие на них, относятся к надсемейству Chalcidoidea (хальциды) отряда перепончатокрылые (Hymenoptera). По-русски этих насекомых иногда некорректно называют «осами» (это калька с английского «wasp», имеющего более широкое значение, чем русское «оса»). Фото с сайта www.cefe.cnrs.fr
Наездник из рода Philotrypesis, откладывающий яйца в галлы, находящиеся внутри сикония фикуса. Наездникам трудно заражать галлы, расположенные далеко от стенки сикония. Поэтому опылители фикуса, представители семейства Agaonidae, откладывают яйца преимущественно в такие цветки, завязи которых удалены от стенки сикония. Благодаря этому в близких к стенке сикония завязях обычно развиваются семена фикуса, а из более удаленных образуются галлы, в которых живут личинки агаонид и паразитирующих на них наездников. И агаониды, и наездники, паразитирующие на них, относятся к надсемейству Chalcidoidea (хальциды) отряда перепончатокрылые (Hymenoptera). По-русски этих насекомых иногда некорректно называют «осами» (это калька с английского «wasp», имеющего более широкое значение, чем русское «оса»). Фото с сайта www.cefe.cnrs.fr

Группа исследователей из Великобритании и Австралии, работая с тремя австралийскими видами фикусов (Ficus rubiginosa, F. obliqua и F. racemosa), выявила фактор, который, по-видимому, не позволяет агаонидам, опыляющим эти фикусы, превращаться в паразитов, научившись заражать все цветки в сиконии, в том числе те, у которых завязи находятся близко к наружной стенке. По-видимому, от заражения эти цветки оберегают другие перепончатокрылые — наездники из родов Philotrypesis и Sycoscapter (семейство Pteromalidae из того же надсемейства Chalcidoidea), чьи личинки развиваются внутри галлов, образованных личинками агаонид, питаясь находящейся в галле личинкой или также тканями галла.

Схема строения участка сикония в разрезе. На внутренней стороне стенки сикония (закрашена зеленым цветом) располагаются цветки. Завязи одних цветков находятся ближе к стенке, других — дальше. Агаониды откладывают яйца преимущественно в удаленные от стенки цветки. Желтым цветом показаны завязи, не зараженные агаонидами, синим — образовавшиеся из зараженных завязей галлы, в которых развиваются личинки агаонид, красным — галлы, зараженные наездниками (в таких галлах личинка наездника убивает личинку агаониды). По-видимому, агаониды предпочитают откладывать яйца в удаленные от стенки сикония завязи именно потому, что это уменьшает риск заражения будущего галла наездником. Рис. из обсуждаемой статьи в PLoS Biology
Схема строения участка сикония в разрезе. На внутренней стороне стенки сикония (закрашена зеленым цветом) располагаются цветки. Завязи одних цветков находятся ближе к стенке, других — дальше. Агаониды откладывают яйца преимущественно в удаленные от стенки цветки. Желтым цветом показаны завязи, не зараженные агаонидами, синим — образовавшиеся из зараженных завязей галлы, в которых развиваются личинки агаонид, красным — галлы, зараженные наездниками (в таких галлах личинка наездника убивает личинку агаониды). По-видимому, агаониды предпочитают откладывать яйца в удаленные от стенки сикония завязи именно потому, что это уменьшает риск заражения будущего галла наездником. Рис. из обсуждаемой статьи в PLoS Biology

Самки этих паразитов не могут проникнуть внутрь сикония. Они прокалывают яйцекладом оболочку сикония, достигая галлов, в которых живут личинки агаонид, и откладывают туда яйца. При этом им сложно достать галлы, расположенные далеко от наружной стенки сикония. Поэтому зараженными оказываются преимущественно галлы, находящиеся ближе к наружной стенке. В связи с этим агаонидам невыгодно откладывать яйца в цветки, завязи которых расположены близко к наружной стенке. Личинки, которые вылупятся из таких яиц, имеют большие шансы погибнуть в результате заражения галла паразитом, чем личинки, которые будут развиваться в удаленных от наружной стенки галлах.

Фикус ржаво-красный (Ficus rubiginosa) — общий вид (слева) и побеги с сикониями (вверху и внизу справа). Агаониды, опыляющие фикус, проникают в сиконий через отверстие, откладывают яйца в семезачатки фикуса и погибают внутри. Через то же отверстие из сикония впоследствии выбираются опылители нового поколения. Наездники, паразитирующие на агаонидах, откладывают яйца в галлы, где развиваются личинки агаонид, прокалывая яйцекладом стенку сикония. Фото с сайта www.arbolesornamentales.com
Фикус ржаво-красный (Ficus rubiginosa) — общий вид (слева) и побеги с сикониями (вверху и внизу справа). Агаониды, опыляющие фикус, проникают в сиконий через отверстие, откладывают яйца в семезачатки фикуса и погибают внутри. Через то же отверстие из сикония впоследствии выбираются опылители нового поколения. Наездники, паразитирующие на агаонидах, откладывают яйца в галлы, где развиваются личинки агаонид, прокалывая яйцекладом стенку сикония. Фото с сайта www.arbolesornamentales.com

Взаимоотношения разных видов фикуса с опылителями отличаются друг от друга — в частности, они далеко не всегда соответствуют во всех подробностях изложенной выше обобщенной схеме. У некоторых видов фикуса какие-то иные факторы (вместо наездников или наряду с ними) могут удерживать опылителей от перехода к паразитизму, не позволяя им заражать все семезачатки в сиконии. Но, по-видимому, для изученных в данной работе видов в этом сдерживании заметную роль играют наездники. Паразитируя на личинках агаонид, а также на фикусах (в тех случаях, когда личинка паразита питается тканями галла), они защищают часть семезачатков фикусов от поедания личинками агаонид, тем самым поддерживая мутуалистические отношения опылителей с фикусами.

Источник: Dunn D.W. et al. A role for parasites in stabilising the fig-pollinator mutualism // PLoS Biology. V. 6. No. 3. e59 doi:10.1371/journal.pbio.0060059.

Cм. также:
1) Elsa Youngsteadt. How to keep a wasp from cheating // ScienceNOW Daily News. 11 March 2008.
2) Pollination Ecology in Tropical Figs — a Case of Mutualism (25-минутный документальный фильм на английском о взаимоотношениях агаонид и фикусов в тропиках Африки).
3) Австралийские саговники управляют насекомыми-опылителями при помощи кнута и пряника, «Элементы», 10.10.2007.
4) Паразитические перепончатокрылые (статья в энциклопедии «Кругосвет»).

Петр Петров


Комментарии (2)



Последние новости: БиологияБотаникаЭкологияПетр Петров

26.08
Расшифрована структура комплекса I дыхательной цепи митохондрий быка
15.08
У черно-белых ястребов больше птенцов выращивают родители с разной окраской
2.08
Гибридизация однодомных и двудомных растений увеличивает разнообразие половых фенотипов
23.07
Млекопитающие с относительно крупным мозгом более уязвимы
15.07
Самки синиц поют при появлении хищника
12.07
Антропогенные факторы стали причиной исчезновения двух видов австралийских грызунов
11.07
Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных
7.07
В бирманском янтаре мелового периода найден вымерший убийца пауков
6.07
Метанокисляющие микроорганизмы донных осадков оказались неожиданно разнообразными
5.07
Биоразнообразие стимулирует собственный рост

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия