Frugtfluestudiet tilføjer beviset ”at brug af toksiner i miljøet til medicinering af afkom kan være almindeligt over hele dyreriget,” siger biolog Todd Schlenke.
Når frugtfluer fornemmer parasitære hveps i deres miljø, lægger de deres æg i et alkohol-gennemvædet miljø og tvinger i det væsentlige deres larver til at indtage sprit som et stof til bekæmpelse af de dødbringende hveps.
Opdagelsen af biologer ved Emory University offentliggøres i tidsskriftet Science fredag den 22. februar.
”De voksne fluer forventer faktisk en infektionsrisiko for deres børn, og derefter medicinerer de dem ved at deponere dem i alkohol,” siger Todd Schlenke, den evolutionære genetiker, hvis laboratorium gjorde forskningen. "Vi fandt, at denne medicinske opførsel blev delt af forskellige fluesorter, hvilket tilføjede beviset for, at brug af toksiner i miljøet til medicinering af afkom muligvis er almindeligt over hele dyreriget."
størrelser = "(maks. bredde: 580px) 100vw, 580px" stil = "display: ingen; synlighed: skjult;" />
Voksne frugfluer registrerer hvepsene ved syne og ser ud til at have meget bedre syn end tidligere indset, tilføjer han. ”Vores data viser, at fluerne visuelt kan skelne mellem de relativt små morfologiske forskelle mellem heste- og hunveve og mellem forskellige hvepsarter.”
Eksperimenterne blev ledet af Balint Zacsoh, der for nylig er uddannet fra Emory med en grad i biologi og stadig arbejder i Schlenke-laboratoriet. Holdet inkluderede også Emory-kandidatstuderende Zachary Lynch og postdoc Nathan Mortimer.
Voksne hveps er ved at dukke op fra frugtflughopper, efter at have spist frugtfluelarverne indefra og ud. Foto af Todd Schlenke.
Larverne af den almindelige frugtflue, Drosophila melanogaster, spiser råden eller svampe og bakterier, der vokser på overmoden, gærende frugt. De har udviklet en vis mængde modstand mod de toksiske virkninger af alkoholniveauerne i deres naturlige levesteder, der kan variere op til 15 procent.
Lille, endoparasitoid hveps er vigtigste dræbere af frugtfluer. Hvepsene sprøjter deres æg inde i frugtfluelarverne sammen med gift, der sigter mod at undertrykke deres værteres cellulære immunrespons. Hvis fluerne ikke dræber hvepsæg, klækker en hvepslarve inde i frugtfluelarven og begynder at spise dens vært indefra og ud.
Sidste år offentliggjorde Schlenke-laboratoriet en undersøgelse, der viser, hvordan frugtfluelarver inficeret med hveps foretrækker at spise mad med meget alkohol. Denne opførsel forbedrer overlevelsesraten for frugtfluerne, fordi de har udviklet en høj tolerance for alkoholens toksiske virkninger, men hvepsene har det ikke.
”Frugtfluelarverne hæver deres blodalkoholniveauer, så hvepsene, der lever i deres blod, vil lide,” siger Schlenke. "Når du tænker på et immunsystem, tænker du normalt på blodlegemer og immunproteiner, men opførsel kan også være en stor del af en organisms immunforsvar."
En kvindelig parasitvæve, der er på søgen efter frugfluelarver, der skal injiceres med hendes æg.
I den seneste undersøgelse spurgte forskerne, om forældrene til frugtfluen kunne sanse, når deres børn var i fare for infektion, og om de derefter søgte alkohol for at profylaktisk medicinere dem.
Voksne kvindelige frugtfluer blev frigivet i et mesh-bur med parasitære hveps og et andet mesh-bur uden hveps. Begge bure havde to petriskåle indeholdende gær, næring til frugtfluer med laboratorieopdræt og deres larver. Gæren i en af petriskålene blev blandet med 6 procent alkohol, mens gæren i den anden skål var alkoholfri. Efter 24 timer blev petriskålene fjernet, og forskerne tællede de æg, som frugtfluerne havde lagt.
Resultaterne var dramatiske. I meshburet med parasitære hveps var 90 procent af de æg, der blev lagt, i skålen, der indeholdt alkohol. I buren uden hveps var kun 40 procent af ægene i alkoholskålen.
”Frugtfluerne ændrer klart deres reproduktive opførsel, når hvepsene er til stede,” siger Schlenke. "Alkoholen er også let giftig for frugtfluerne, men hvepsene er en større fare end alkoholen."
De fluestammer, der blev anvendt i eksperimenterne, er blevet avlet i laboratoriet i årtier. ”Fluerne, som vi arbejder med, har ikke set hveps i deres liv før, og heller ikke deres forfædre går hundreder af generationer tilbage,” siger Schlenke. ”Og alligevel anerkender fluerne stadig disse hveps som en fare, når de sættes i et bur med dem.”
Yderligere eksperimenter viste, at fluerne er ekstremt skønne over forskelle i hvepsene. De foretrækkede at lægge deres æg i alkohol, når kvindelige hveps var til stede, men ikke hvis kun mandlige hveps var i buret.
idet han hævdede, at fluerne reagerede på feromoner, gennemførte forskerne eksperimenter ved hjælp af to grupper af muterede frugtfluer. En gruppe manglede evnen til at lugte, og en anden gruppe manglede synet. Fluerne, der ikke var i stand til at lugte, foretrækkede dog stadig at lægge deres æg i alkohol, når kvindelige hveps var til stede. De blinde fluer gjorde ikke forskellen ved at vælge den ikke-alkoholiske mad til deres afkom, selv ikke i nærvær af kvindelige hveps.
”Dette resultat var en overraskelse for mig,” siger Schlenke.”Jeg troede, at fluerne sandsynligvis brugte lugt til at føle de kvindelige hveps. Det antages, at de små, sammensatte øjne på fluer er mere indrettet til at registrere bevægelse end billeder i høj opløsning. ”
De eneste åbenlyse visuelle forskelle mellem de kvindelige og mandlige hveps, tilføjer han, er, at hannerne har længere antenner, lidt mindre kroppe og mangler en ovipositor.
Yderligere eksperimentering viste, at frugtfluerne kan skelne mellem forskellige arter af hveps, og kun vil vælge alkoholmaden som respons på hvepsarter, der inficerer larver, ikke flyvepuber. "Fluelarver forlader normalt maden før de hvalver," forklarer Schlenke, "så der er sandsynligvis en lille fordel ved at lægge æg på alkoholiske steder, når hvalpeparasitter er til stede."
Forskerne forbandt også eksponeringen for kvindelige parasitiske hveps til ændringer i et neuropeptid med frugtflue.
Stress og det resulterende reducerede niveau af neuropeptid F eller NPF har tidligere været forbundet med alkoholsøgende adfærd i frugtfluer. Tilsvarende er niveauer af et homologt neuropeptid hos mennesker, NPY, forbundet med alkoholisme.
”Vi fandt, at når en frugtflue udsættes for kvindelige parasitvæser, reducerer denne eksponering niveauet af NPF i fluehjerne, hvilket får fluen til at søge alkoholiske steder for oviposition,” siger Schlenke. ”Endvidere ser det ud til, at den alkoholsøgende adfærd forbliver i varigheden af fluens liv, selv når de parasitære hveps ikke længere er til stede, et eksempel på langtidshukommelse.”
Endelig er Drosophila melanogaster ikke unik i at bruge denne afkom medicinering adfærd. “Vi testede en række fluesarter,” siger Schlenke, “og fandt, at hver fluesort, der bruger rådende frugt til mad, monterer denne immunopførsel mod parasitære hveps. Medicin er måske langt mere almindelig, end vi tidligere troede. ”
Via Emory University