stringtranslate.com

Половой феромон

Половые феромоны — это феромоны, выделяемые организмом для привлечения особей того же вида, побуждения их к спариванию с собой или выполнения какой-либо другой функции, тесно связанной с половым размножением . Половые феромоны специально направлены на указание самок для размножения, привлечение противоположного пола и передачу информации о виде, возрасте, поле и генотипе. Нелетучие феромоны, или кутикулярные контактные феромоны, более тесно связаны с социальными насекомыми, поскольку они обычно обнаруживаются при прямом контакте с хеморецепторами на усиках или лапках насекомых.

Половые феромоны насекомых нашли применение в мониторинге и отлове вредных насекомых.

Эволюция

Половые феромоны эволюционировали у многих видов. Многие типы феромонов (например, тревога, агрегация, защита, сексуальное влечение ) имеют общую причину, действующую как химические сигналы для запуска реакции. Однако половые феромоны особенно связаны с сигнализацией поведения при спаривании или доминировании. Выделяемые запахи можно рассматривать как благоприятную черту, выбранную либо самцом, либо самкой, приводящую к влечению и совокуплению . Химическая сигнализация также используется для поиска генетически различных партнеров и, таким образом, избегания инбридинга. [2] Самки часто избирательны при принятии решения о спаривании , и химическая коммуникация гарантирует, что они найдут высококачественного партнера, который удовлетворит их репродуктивные потребности.

Половой отбор

Самки медведицы Utetheisa ornatrix выбирают самцов, которые вырабатывают больше феромонов.
Самец бабочки-воронка ( Euploea core ) с вывернутыми наружу волосяными стержнями для рассеивания полового феромона. [3]

Запахи могут быть своего рода мужским «украшением», выбранным по выбору самки . Они соответствуют критериям таких украшений, которые Чарльз Дарвин изложил в «Происхождении человека и отборе по половому признаку» . После многих лет изучения важность такой химической коммуникации становится очевидной. [4]

Самцы обычно конкурируют за редких самок , которые делают адаптивный выбор на основе черт самца. Выбор может принести самке прямую и/или генетическую пользу. У тигровых молей ( Utetheisa ornatrix ) самки выбирают самцов, которые производят больше всего феромонов; честный сигнал о количестве защитных алкалоидов у самца, а также показатель размера потомства самок (самки, оплодотворенные такими самцами, откладывают больше яиц). [4] Самцы тараканов формируют иерархии доминирования на основе феромонных «значков», в то время как самки используют тот же феромон для выбора самцов. [5] У восточных жуков ( Exomala Orientalis ) самки выпускают феромон и пассивно ждут, пока самец их найдет. Самцы с превосходными способностями к обнаружению и полету, скорее всего, первыми доберутся до самки жука, что приводит к отбору генетически выгодных самцов. [6]

У большинства видов феромоны выделяются не ограничивающим полом. Некоторые самки моли подают сигнал, но это дешево и с низким риском; это означает, что самец должен лететь к ней, принимая на себя высокий риск. Это отражает коммуникацию с другими сенсорными модальностями, например, самцы лягушек квакают; самцы птиц обычно красочны. Дальнодействующие сигналы феромонов самцов могут быть связаны с неоднородными ресурсами для самки. У некоторых видов оба пола подают сигнал. Самцы иногда могут привлекать других самцов, половой феромон действует как феромон агрегации . [4]

Внешнее оплодотворение и химические дуэты

Вероятно, что большинство видов с внешним оплодотворением (например, морские черви , морские ежи ) координируют свое половое поведение (выделение спермы и яиц ) с помощью феромонов. Эта координация очень важна, поскольку сперма легко разбавляется и недолговечна. Таким образом, координация обеспечивает селективное преимущество как самцам, так и самкам: особи, которые не координируют свои действия, вряд ли достигнут оплодотворения и, следовательно, оставят потомство. [4]

Главное селективное преимущество ауткроссинга заключается в том, что он способствует маскировке вредных рецессивных аллелей, тогда как инбридинг способствует их вредоносному проявлению. [7] [8]

У людей

Ни одно исследование не привело к выделению настоящих человеческих половых феромонов . [9] [10] Хотя люди в большой степени зависят от визуальных сигналов, при близком контакте запахи также играют роль в социосексуальном поведении. Неотъемлемой трудностью в изучении человеческих феромонов является необходимость чистоты и отсутствия запаха у участников. [11]

Сигнализация

Половое развитие пресноводной водоросли Volvox запускается под воздействием небольших концентраций гликопротеинового феромона.

Различные виды используют широкий спектр химических веществ для отправки сексуальных сигналов. Первым химически описанным был бомбикол , половой феромон шелкопряда , представляющий собой сложный спирт (E,Z)-10,12-гексадекадиенол, открытый в 1959 году. Он обнаруживается в усиках самца моли с помощью связывающего феромон белка, который переносит бомбикол к рецептору, связанному с мембраной нервной клетки. [12] Химические вещества, используемые другими молями, являются видоспецифичными. Например, феромоны самок гусеницы еловой Choristoneura fumiferana содержат смесь 95:5 альдегидов E- и Z 11-тетрадеценаля , тогда как половые феромоны других видов гусеницы еловой содержат ацетаты и спирты . [13]

Половое развитие пресноводной зеленой водоросли Volvox инициируется гликопротеиновым феромоном. [14] Это одна из самых мощных известных биологических эффекторных молекул, поскольку она может запустить половое развитие при концентрации всего лишь 10 −16 моль на литр. [14] Кирк и Кирк показали, что выработка феромона, вызывающего пол, может быть экспериментально запущена в соматических клетках тепловым шоком. [15]

Использует

Феромонная ловушка , используемая для мониторинга насекомых-вредителей

Половые феромоны нашли применение в мониторинге и борьбе с вредителями . Для мониторинга феромонные ловушки используются для привлечения и поимки образца насекомых-вредителей, чтобы определить, нужны ли меры контроля. Для контроля высвобождаются гораздо большие количества полового феромона, чтобы нарушить спаривание видов вредителей. Это может быть либо путем высвобождения достаточного количества феромона, чтобы помешать самцам найти самок, эффективно заглушая их сигналы, либо путем массового отлова, привлечения и удаления вредителей напрямую. [16] Например, исследования по борьбе с еловой пяденицей ( Zeiraphera canadensis ) были сосредоточены на использовании феромона E-9-тетрадеценил-ацетата, химического вещества, которое еловая пяденица выделяет во время спаривания. [17]

Ссылки

  1. ^ Миклоши, Адам (3 апреля 2018 г.). Собака: естественная история. Издательство Принстонского университета. ISBN 978-1-4008-8999-0.
  2. ^ Бернстайн, К., Бернстайн, Х. (1997). «Сексуальная коммуникация». J. Theor. Biol . 188 (1): 69–78. Bibcode : 1997JThBi.188...69B. doi : 10.1006/jtbi.1997.0459. PMID  9299310.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Хаус, П.; Стивенс, Дж. М.; Джонс, Оуэн Т. (2013). Феромоны насекомых и их использование в борьбе с вредителями. Springer. стр. 44. ISBN 978-94-011-5344-7.
  4. ^ abcd Уайетт, Т. (2003). Феромоны и поведение животных . Cambridge University Press.[ нужна страница ]
  5. ^ Мур, А. Дж.; Мур, П. Дж. (1999). «Уравновешивание полового отбора посредством противопоставления выбора партнера и конкуренции самцов». Труды Королевского общества B: Биологические науки . 266 (1420): 711–716. doi :10.1098/rspb.1999.0694. PMC 1689829 . 
  6. ^ Факундо, Генри Тагалог (1997). Репродуктивная экология восточного жука, Exomala orientalis (Waterhouse) (Coleoptera: Scarabaeidae) (диссертация). ProQuest  304345040.[ нужна страница ]
  7. ^ Бернстайн, Х.; Хопф, ФА; Мишод, Р. Э. (1987). «Молекулярная основа эволюции пола». Молекулярная генетика развития . Достижения в генетике. Т. 24. С. 323–370. doi :10.1016/s0065-2660(08)60012-7. ISBN 978-0-12-017624-3. PMID  3324702.
  8. ^ Michod, RE (1994). Эрос и эволюция: естественная философия секса . Addison-Wesley. ISBN 978-0201442328.[ нужна страница ]
  9. ^ Высоцки, Чарльз Дж.; Прети, Джордж (7 октября 2004 г.). «Факты, заблуждения, страхи и разочарования, связанные с человеческими феромонами». The Anatomical Record . 281A (1): 1201–1211. doi : 10.1002/ar.a.20125 . PMID  15470677. Подчеркивается, что ни одно исследование, проводимое с использованием биопроб, не привело к выделению настоящих человеческих феромонов, что является шагом, который прояснит специфические функции химических сигналов человека.
  10. ^ Райли, Алекс (9 мая 2016 г.). «Феромоны, вероятно, не являются причиной того, что люди считают вас привлекательными». BBC News . Получено 09.05.2016 .
  11. ^ Грэммер, Карл; Финк, Бернхард; Нив, Ник (2005). «Человеческие феромоны и сексуальное влечение». Европейский журнал акушерства и гинекологии и репродуктивной биологии . 118 (2): 135–142. doi :10.1016/j.ejogrb.2004.08.010. PMID  15653193.
  12. ^ Сандлер, Бенджамин Х.; Никонова, Лариса; Лил, Уолтер С.; Кларди, Джон (2000). «Сексуальное влечение у шелкопряда: структура комплекса феромон-связывающий-белок–бомбикол». Химия и биология . 7 (2): 143–151. doi : 10.1016/S1074-5521(00)00078-8 . PMID  10662696.
  13. ^ Эллисон, Джереми Д.; Кард, Ринг Т. (2016). Феромонная коммуникация у мотыльков: эволюция, поведение и применение . Издательство Калифорнийского университета. С. 265–271. ISBN 978-0520964433.
  14. ^ ab Hallmann, A.; Godl, K.; Wenzl, S.; Sumper, M. (1998). «Высокоэффективная система феромонов, вызывающих половое влечение, у Volvox». Trends Microbiol . 6 (5): 185–9. doi :10.1016/s0966-842x(98)01234-7. PMID  9614342.
  15. ^ Кирк, Дэвид Л.; Кирк, Мэрилин М. (3 января 1986 г.). «Тепловой шок вызывает выработку сексуального индуктора у Volvox». Science . 231 (4733): 51–54. Bibcode :1986Sci...231...51K. doi :10.1126/science.3941891. PMID  3941891.
  16. ^ Фостер, С. П.; Харрис, М. О. (1997). «Методы поведенческой манипуляции для борьбы с насекомыми-вредителями». Annual Review of Entomology . 42 (1): 123–146. doi :10.1146/annurev.ento.42.1.123. PMID  15012310.
  17. ^ Turgeon, Jean J. (1992). «Состояние исследований по разработке тактик и стратегий управления еловой почковой молью в насаждениях белой ели». The Forestry Chronicle . 68 (5): 614–622. doi : 10.5558/tfc68614-5 .