我闻起来像进化

男性的兰花蜜蜂拉链周围的雨林,一道彩虹色的绿色在一个同样翡翠的背景下。蜜蜂停在各种鲜花,真菌和死树,收集香粒子并储存在口袋的后腿。然后,它栖息在树干上。但蜜蜂不休息。相反,它飞来飞去,用翅膀驱散一束香水到空气中。

芳香的努力都是为了吸引异性。

“我们知道许多动物产生信息素和他们通常产生一些代谢途径,”圣地亚哥拉米雷斯副教授说,进化和生态学。“但兰花蜜蜂是独特的,因为大部分的信息素实际上是来自植物和其他来源真菌。”

兰花蜜蜂是主人的香水,研究表明,男性香水编造他们特定的物种是独一无二的。多年来,拉米雷斯,加州大学戴维斯分校种群生物学中心的一员,和最近的博士研究生菲利普品牌、种群生物学研究生组,研究了兰花蜜蜂交配行为,揭示复杂的化学物质成功繁殖后代负责。这项研究给了他们前所未有的视角新物种的形成。和散度的司机:环境香水。

在自然通信中出现的一项研究中,品牌,拉米雷斯和他们的同事联系的进化性信号兰花的蜜蜂基因的每一物种的香水的偏好。

“我们的研究支持了假设的兰花蜜蜂香水通信系统,男性香水化学和化学的香水女性偏爱可以同时发展通过单个受体基因的变化,“说品牌,他的论文是研究的基础。

“想象一下你有一个祖先物种使用某些化合物相互通信,”拉米雷斯说。“如果你有一种化学化学通信通道,然后通信信道分成两个独立的通道,那么你有机会两个不同物种的形成。”

香,前排座位去进化

的250种兰花蜜蜂、品牌和拉米雷斯的研究集中在Euglossa viridissima Euglossa困境,之前两个单独的物种分类下一个学名。他们在大约150000年前分化。身体和基因,这两个物种几乎难以分辨,但幸运的是,他们主要生活在非重叠范围在中美洲和南美洲,和一些重叠在墨西哥的尤卡坦半岛。

“这是一个整洁的分布研究物种形成,因为它表明,我们观察到的变化不仅仅是地理变异的产物,当两个物种共存,他们仍然作为单独的物种,即使他们有经验的杂交在最近的过去,”拉米雷斯说。“每个物种占据一个独特的生态位在化学空间。”

大肠viridissima和e .困境实际上是容易分辨的化学差异的香水。利用气相色谱和质谱分析,研究人员分离和分析每个化合物在男性兰花蜜蜂的诱人的香水。香水的大肠viridissima和大肠之间的困境,下来两个分子的区别。大肠viridissima香水的分子包含一个称为2-hydroxy-6-nona-1 3-dienylbenzaldehyde (HNDB)和大肠困境的包含一个名为L97的内酯。

“我们发现蜜蜂分为两个云根据这些主要化合物的存在,强烈建议,每一个对应于一个单独的蜜蜂种类的兰花,”拉米雷斯说。

类似费洛蒙根据拉米雷斯,这意味着这些香水提供不仅仅是不同的物种之间,但他们可能影响原来的散度。

“这是有意义的,对吧?”拉米雷斯说。“如果你有一个化学信号是不同的,因此你不会与那些有不同的交配信号,那么这将有助于维持物种彼此分开。”

气味signals-follow你的天线

后基因组的分析大肠viridissima和e .困境,拉米雷斯和他的同事强调olfaction-related基因的差异在一个集群中。在兰花蜜蜂,这些天线的基因表达,使他们能够检测空气中的分子。研究人员发现嗅觉受体基因41 (OR41)是不同的两个物种之间。

“基因积累了很多这两个物种之间的变化,表明这些变化负责收集不同的香料化合物,”拉米雷斯说。“这里的想法是,当这些嗅觉基因进化和积累新的突变,他们更敏感,不同的分子,因此使蜜蜂收集收集某些化合物。”

根据品牌,这种差异在一个单一的基因是极其罕见的。“通常不同的基因区也称为“分化的基因组岛”包括成千上百个基因、很难查明基因选择,”他说。

这是蜜蜂的膝盖(或基因)

找出分子两种兰花蜜蜂检测使用OR41,品牌和拉米雷斯使用另一个机载昆虫果蝇(黑腹果蝇)。

“我们创造了这些转基因果蝇表达兰花蜜蜂基因和它是一个理想的设置解剖这个基因的功能是什么,”拉米雷斯说。

团队测试每个物种的变异OR41对单一的气味和混合气味常见的兰花蜜蜂的环境。

当团队测试的气味对大肠viridissima OR41变体,他们发现这对香水混合蜡用于母细胞中发现的建筑由女性和“几个中等长链脂肪酸”共同在蜡。变体没有回复的单一化合物气味。

e .困境OR41变异反应持续的特有HNDB化合物和大肠困境香水包含HNDB混合物。

“OR41变体在大肠困境演变成为一个高度特定受体专门应对其主要种特异的香精,“说的品牌。“很合理,e .困境获得区分HNDB与其他化学物质的能力,因为这个。”

品牌不断探索昆虫化学感应的系统作为一个实验室的博士后研究员副教授瓦妮莎太阳,洛克菲勒大学。他的工作“识别关键基因和神经机制的进化行为”。

“我关注生殖行为,如求偶和交配和这些发展如何,为小说的起源和维护物种,”说的品牌

“对我来说,充分整合传统分离神经生物学和进化生物学领域是下一个重大步骤学习行为分化和产生新物种,”他补充道。

拉米雷斯还建立了有史以来第一次繁殖种群的兰花蜜蜂研究设施在佛罗里达州的劳德代尔堡大学校园。拉米雷斯希望利用设施继续研究蜜蜂的行为,看看兰花蜜蜂是一个可行的选择化学交流,深入研究动物行为和授粉生物学。

参考
菲利普品牌,里卡多·阿亚拉、迈克尔•Daigle Ismael a . Hinojosa-Diaz卡门·l·Yurrita Obiols,托马斯•Eltz圣地亚哥r·拉米雷斯。的进化性信号与受体有气味的调优perfume-collecting兰花蜜蜂。自然通讯,2020;11 (1)DOI: 10.1038 / s41467 - 019 - 14162 - 6。

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