Супермухи. Удивительные истории из жизни самых успешных в мире насекомых - Джонатан Бэлкомб

Работы Соколовски, как и многих исследователей дрозофил, проводились с целью улучшения условий жизни человека. «Мутанты, нарушающие многие аспекты социального взаимодействия [мух]… являются хорошими генами-кандидатами… аутизма», – пишет она в статье, опубликованной в 2010 году[400]. «Агрессивное взаимодействие [мух], которое, как правило, заканчивается поражением, можно использовать для моделирования синдрома хронического поражения, который обнаруживается у людей во время депрессии, а также выявления генов-кандидатов этого расстройства». Но, продолжает она, «нужно соблюдать осторожность, потому что сравнения моделей поведения животных с социальными расстройствами человека должны основываться на сходных генетических и физиологических механизмах, а не только на похожем поведении». Проблема тут в том, что вряд ли «сложное поведение у млекопитающих происходит от более простых модулей поведения у более простых организмов» (например, мух).

Плодовые мушки захватывают мир

Связь феномена плодовой мухи со здоровьем человека – это не основная исследовательская задача Патрика О’Грейди. Я встретился с О’Грейди в его опрятном кабинете с большими окнами в кампусе Корнеллского университета в Итаке. В самом начале, когда О’Грейди познакомился с генетикой, он был очарован разнообразием мух, что привело его к поездкам в Мексику, Южную и Центральную Америку для сбора мух для диссертации на Ph D. Благодаря ему на свет появилась филогения семейства Drosophilidae, которое на сегодняшний день насчитывает около 4200 описанных видов, более 80 из которых были впервые описаны О’Грейди.

Гавайи – логово огромного количества разных плодовых мушек. «Существует около тысячи видов, эндемичных для Гавайев, что составляет четверть мирового разнообразия семейства», – сказал мне О’Грейди.

Только сравните: в книге о фауне гавайских насекомых, опубликованной в 1945 году, авторы смело хвастались, что на Гавайях может быть до 250 видов дрозофил[401].

О’Грейди продолжал: «Гавайские дрозофилы просто великолепны. Есть две основные группы, одна из которых характеризуется половым диморфизмом. Самцы очень эффектно выглядят, как будто это большерогий ирландский олень или снежный баран-толсторог, уменьшенный до размеров мухи. Еще у этих ребят либо видоизменены ротовые части, либо передние лапы или рисунок крыльев».

Если вы поищете в интернете узоры крыльев гавайской плодовой мухи, то найдете просто колоссальное количество черточек, полос и пятен самой разной формы. Модельеры, обратите внимание!

«Пара видов бодаются головами в борьбе за самок, что привело к развитию у них широких голов. Почти у всех видов есть специальное место в среде обитания, где, как у некоторых птиц, самцы устраивают соревнования за самок».

Теперь вы, возможно, полагаете, что такое огромное количество плодовых мух именно на Гавайях объясняется только тем, что мы не прочесали планету в поисках их собратьев, и вполне может оказаться, что где-то их живет намного больше, чем мы думаем. Возможно, однако О’Грейди считает, что нет.

«Одна из теорий мегаразнообразия гавайских плодовых мух заключается в том, что мухи намного старше самих островов. Гавайи, по сути, архипелаг, сформированный лавой на Тихоокеанской плите, и, как конвейер, острова постоянно перемещаются на северо-запад на несколько сантиметров в год. В конце концов остров отваливается от общей ленты, и на его месте появляется другой».

Позже, когда я посмотрел на карту Гавайских островов, то увидел, что она прекрасно соответствует описанию О’Грейди: острова тянутся ровным рядком к северо-западу, становясь все меньше, пока совсем не исчезают в океане. Вся цепочка иллюстрирует собой примерно 60 млн лет тектонического сдвига плит. Подсчитали, что первый Гавайский остров, который некогда заселили плодовые мухи[402], сейчас находится под водой где-то недалеко от островов Мидуэй, более чем в 3000 км на северо-запад.

«По всей вероятности, дрозофилы добрались до Гавайев около 25 млн лет назад и на протяжении этого времени прыгали по конвейерной ленте прямо на ходу. И каждый раз, когда образовывался новый остров, мухи переселялись на него. Так шел процесс образования новых видов, происходящий в изоляции от соседних островов».

Есть и другие факторы, определяющие изобилие плодовых мух на Гавайях.

«Кроме того, на островах очень различается среда обитания, – сказал мне О’Грейди – Не всегда один остров – это один вулкан. Например, на Большом острове Гавайи пять вулканических вершин, и благодаря пассатам на одну сторону вершин выпадает гораздо больше осадков, чем на другую, поэтому среда обитания различается. Так, например, на северо-восточной стороне вулкана Мауна-Лоа очень влажный тропический лес, тогда как на другой стороне – пустыня Кау, где выпадает всего 23 см осадков в год».

Я немного скептически отношусь к тому, что мировое разнообразие плодовых мушек составляет около 4200 видов. С трудом верится, что Гавайи – единственная мегафабрика дрозофил на планете. Можно с уверенностью сказать, что генетикам здесь хватит материала, если они решат сосредоточить свое внимание на других видах плодовых мух, помимо D. melanogaster.

О’Грейди изучает перемещение мух по архипелагу; когда он этого не делает, то перевозит мух по всему миру. Он руководит Национальным центром изучения видов дрозофил (NDSSC), расположенным в цокольном этаже бизнесцентра Комсток в Огайо, где мы и встретились. NDSSC – крупнейшее из трех учреждений, распространяющих различные виды и штаммы плодовых мух по лабораториям всего мира; другие два находятся в Японии и в Австрии. Более крупное учреждение в Университете Индианы в Блумингтоне специализируется на мутировавших линиях одного вида, D. melanogaster; здесь представлено около 50 000 мутантных линий, и примерно 3000 в неделю отправляются в лаборатории в разные точки мира.

Я спросил О’Грейди, могу ли посмотреть NDSSC. Мы спустились в цокольный этаж, где меня провели в комнату размером с кухню, стены которой были уставлены металлическими стеллажами, и на каждом стояли контейнеры с флаконами, скрепленные по десять штук. Все выглядело гораздо скромнее, чем я предполагал, но ведь плодовые мушки очень маленькие, им не требуется просторов. Первая партия из Сан-Диего насчитывала 750 000 живых мух, а в комнате, где мы находились, было около миллиона.

Плодовые мухи отлично умеют приспосабливаться, и об этом говорит тот факт, что в убогой вселенной маленькой прозрачной пластиковой трубки, закрытой ватным тампоном, они способны жить обычной жизнью: от ухаживания и спаривания до откладывания яиц, кормления личинок, окукливания и появления следующего поколения взрослых особей. В лаборатории Келли Дайер я видел, что в некоторых пробирках были мухи на разных стадиях развития. Дрожжевая кашица на дне, как правило, представляет собой смесь сахара и питательных дрожжей; иногда туда добавляют размятый банан, порошок плодов кактуса и хлопья с высоким содержанием белка. О’Грейди вытащил пробирку и указал на крошечные туннели в пищевой среде, следы, оставленные личинками, проделывающими себе путь с помощью челюстей. На странице NDSSC в социальной сети написано: «В настоящее время поддерживает живую коллекцию из 250 видов дрозофил, представленных фондом из 1500; родов; данные виды