Учёные МГУ: Антенны микроскопических наездников-паразитов максимально оптимизированы

Энтомологи из МГУ имени М.В. Ломоносова изучили антенны — чувствительные органы насекомых, которые часто называют усиками — у микроскопических паразитических наездников. Оказалось, что у этих насекомых, размер которых сравним с одноклеточной инфузорией, сенсорная система антенн значительно упрощена и максимально оптимизирована.

В ходе исследования учёные обнаружили на антеннах самок рода Megaphragma новый тип сенсилл, ранее неизвестный для паразитических наездников. Работа проходила при поддержке Российского научного фонда (РНФ), её результаты опубликованы в научном журнале PeerJ.

Один из доминирующих трендов в эволюции паразитических наездников — это миниатюризация. Некоторые из них стали по размерам меньше амёб и инфузорий. А представители рода Megaphragma считаются одними из самых маленьких летающих насекомых. В ходе миниатюризации органы и системы органов тоже становятся максимально компактными и упрощёнными. Сотрудники кафедры энтомологии биологического факультета МГУ пытаются разгадать, как функционируют столь миниатюрные насекомые.

Анна Дьякова, аспирант биологического факультета МГУ, под руководством старших коллег изучала сенсорные органы микроскопических паразитических наездников рода Megaphragma. «Несмотря на исключительно маленький размер, сравнимый с размером одноклеточных, они могут находить и видоспецифически узнавать своих хозяев, трипсов, и даже обнаруживать их яйца под эпидермисом листа, — комментирует Анна Дьякова. — Их антенны — это удивительные миниатюрные “химические лаборатории”, ответственные за осязание, обоняние и вкус, не менее чувствительные, чем антенны крупных наездников. Нас интересовало, как изменяется внешняя морфология антенны в условиях экстремальной миниатюризации». 

Антенны у насекомых — такой же значимый орган восприятия, как и глаза. На них находятся сенсиллы разных типов, которые воспринимают механические и химические воздействия. Устроены сенсиллы довольно просто: это чувствительный волосок, небольшой вырост или выемка, к которым подходит чувствительное нервное окончание. Сенсилла воспринимает сигнал внешней среды и преобразует его в нервный импульс.

У крупных паразитических наездников на одной антенне может находиться вплоть до 10 000 сенсилл разных типов. Энтомологи из МГУ установили, что число сенсилл у разных видов напрямую зависит от размеров тела: чем меньше насекомое, тем меньше сенсилл на его антеннах. Однако число типов сенсилл, как оказалось, не коррелирует с размером тела: как у крупных, так и у мелких наездников может быть от 3 до 14 типов антеннальных сенсилл в зависимости от вида и пола. У одних из самых маленьких известных науке летающих насекомых — паразитических наездников рода Megaphragma— выявлены до 49 сенсилл 8 разных типов. Причём два типа сенсилл отмечены только для самок. 

Одна из свойственных исключительно самкам сенсилл расположена на конце антенны таким образом, что ее верхушка с несколькими порами выступает дальше всех остальных сенсилл. Это вкусовая сенсилла, которую, по всей видимости, самки используются для нахождения яиц трипсов и оценки их пригодности для заражения. Второй тип сенсилл, который был обнаружен только у самок — беспоровые плакоидные сенсиллы — ранее вовсе не были известны для паразитических наездников. Функция их ясна не до конца. 

Морфологию сенсилл учёные исследовали с помощью сканирующего электронного микроскопа. На основе снимков энтомологи построили схему антенн и отметили на них расположение сенсилл разных типов. Размер антенн у микроскопических насекомых исчисляется десятыми долями миллиметра, в то время как их размеры у  крупных наездников в сотни раз больше. Однако при такой миниатюризации рецепторов и уменьшении их числа, антенны не теряют чувствительности. Учёные объясняют этот факт максимальной оптимизацией сенсорной системы антенн у микроскопических наездников.

«Сейчас мы исследуем внутреннее строение антенны Megaphragma и ее иннервацию, чтобы лучше понять, за счет каких структур происходит разительное уменьшение размеров антенны с сохранением её высокой чувствительности»,— заключила Анна Дьякова.