Открытие о крошечной осе сулит революцию в сельском хозяйстве

Крошечные осы Lysiphlebus fabarum могут размножаться как с партнером, так и без него, доказала эволюционный эколог Ребекка Болтон из Стерлингского университета в Шотландии. Открытие, о котором она сообщила в Royal Society Open Science, опровергает устоявшиеся представления о неспособности бесполых самок к половому размножению.

Естественные враги вредителей

Лизифлебусы — паразитоидные осы. Они откладывают яйца в тлей, и развивающиеся личинки поедают хозяина изнутри, что делает их естественными регуляторами вредителей.

Многие виды паразитоидных ос массово разводятся и выпускаются в качестве природной альтернативы пестицидам. Бесполое размножение позволяет легко производить большое количество ос, но только половое эффективно адаптирует их к местным вредителям и условиям. Это одна из причин, почему L. fabarum не используется в коммерческих целях, несмотря на его широкое распространение и естественную специализацию на тлях.

Известно, что лизифлебусы бобовые имеют как половые, так и бесполые популяции, но до сих пор не было ясно, могут ли бесполые самки спариваться с самцами и производить потомство половым путем.

«С эволюционной точки зрения факультативное половое размножение кажется идеальной стратегией — бесполое размножение высокоэффективно, устраняет необходимость поиска партнера и связанные с этим риски. Однако половое размножение критически важно для эволюции. Когда самки размножаются бесполым путем, их гены не смешиваются с другими, что ограничивает потенциал развития. Если среда изменяется, бесполые виды могут оказаться неспособными адаптироваться так же, как половые. Факультативное размножение сочетает эффективность бесполого размножения с эволюционными преимуществами полового и поэтому считается лучшим из двух вариантов. Результаты моего исследования показывают, что у факультативного полового размножения возможны скрытые недостатки, поскольку оно снижает репродуктивный успех самок ос, что ограничивает его распространенность в природе, — объясняет Болтон. — Изученные мной осы — естественные враги тлей. Они пока не разводятся в промышленных масштабах, но встречаются по всему миру. Мои выводы могут быть использованы для создания новых агентов биоконтроля, которые помогут бороться с тлей глобально».

Неожиданное наблюдение

Исследовательница выращивала подопытных насекомых в Контролируемой экологической лаборатории Стерлингского университета. Изначально планировалось поместить бесполых и половых ос в конкурентные условия, чтобы сравнить их эффективность в паразитировании на тлях. Однако на ранних этапах эксперимента она заметила неожиданное поведение бесполых самок, которые спаривались с самцами из половой популяции. Это побудило к изменению стратегии: Болтон стала детально фиксировать это поведение, а затем провела генетический анализ, чтобы выяснить, приводит ли спаривание к оплодотворению.

После подтверждения факта факультативного полового размножения биолог провела эксперимент, в котором бесполые самки либо спаривались, либо нет, после чего оценила их успешность в паразитировании на тлях, а также репродуктивные способности их дочерей.

Тест на отцовство

В исследовании участвовало около 300 ос (размером около 1 мм), каждая из которых помещалась в отдельную чашку Петри с колонией тлей. Затем подсчитывалось количество зараженных тлей.

Анализ ДНК ос на предмет отцовства четко подтвердил, что у бесполых самок, вступавших в связь с сородичами-самцами, потомство в большинстве случаев было половым.

L. fabarum живут всего несколько дней, но две недели развиваются в виде личинок внутри хозяев. Весь эксперимент, охвативший два поколения ос, занял шесть недель.