Мотыльки могут насладиться буфетом цветов опылителей – несмотря на то, что они были в числе придирчивых едоков насекомых – из-за двух разных «каналов» в их мозгах, ученые из Университета Вашингтона и Университета Аризоны обнаружили.
Один обонятельный канал управляет врожденными предпочтениями моллюсков-ястребов, которые были изучены, – насекомых, способных путешествовать по милям за одну ночь в поисках благоприятных цветов. Другой позволяет им узнать об альтернативных источниках нектара, когда их первый выбор недоступен.
Для моли, способность искать и запоминать альтернативные источники пищи помогает им пережить суровые, лишенные пищи условия. Ученые знали, что пчелы могут учиться, но это первое доказательство того, что мотыльки тоже могут.
По словам Джеффри Риффелла, доцент кафедры биологии и ведущего автора статьи, опубликованной в четверг (6 декабря), лучшее понимание морали нейронной основы обонятельной специализации и обучения также может привести к пониманию того, как человеческие носы и мозги обрабатывают запах. ) в Science Express, в начале онлайн-издания журнала Science. Многие из механизмов, используемых насекомыми для обработки обонятельной информации, подобны людям, и мотыльки долгое время служили образцовой системой поведения и нейробиологии, сказал он.
Моль, Manduca sexta, обычно называют ястребиными мотыльками и встречаются по всей Северной и Южной Америке. Как гусеницы они известны как табачные роговые черви – ярко-зеленые, толще большого пальца человека, а один сам по себе может съесть помидоры на землю. Риффелл сказал, что они становятся бабочками длиной от двух до трех дюймов, и они являются важными опылителями ночных цветущих цветов.
Чтобы исследовать врожденные предпочтения, образцы ароматов были собраны из цветов, которые наблюдали ученые, регулярно посещаемые ястребиными мотылями в дикой природе. Ароматы также собирали из близких цветов, но те ястребиные мотыльки обычно избегали.
Анализируя запахи в лаборатории, ученые обнаружили, что большинство предпочтительных цветов разделяют удивительно похожий химический профиль, в котором преобладают некоторые окисленные ароматические соединения.
Не имело значения, что некоторые из растений эволюционировали от 10 миллионов до 50 миллионов лет друг от друга – их запахи имеют тот же химический состав, что и призыв к ястребиным мотылям, сказал Риффел.
Затем ученые использовали электронные рекордеры через антенны мотыльки, которые частично функционировали как их носы, чтобы определить используемый обонятельный канал, когда мотыльки были подвергнуты воздействию ключевых химических веществ из предпочтительных цветов.
Риффелл сказал, что мотыльки классифицировали или сгруппировали цветки, пропитанные моли, точно так же в обонятельной доле. Неблагоприятные цветы не активировали какие-либо особые нейронные пути.
Чтобы проверить их находки, ароматы предпочтительных и непривычных цветов были предложены «наивным» моли, которые выращивались на соевой диете и никогда не видели настоящих цветов.
«То, что мы нашли, было действительно потрясающе. Наивная моль будет идти в основном в цветы, которые были привлекательны для мотыльков в дикой природе, от цветка до цветка, как если бы они были одним и тем же цветком, отвечая тем же самым образом », – сказал Риффел. «Эти благоприятные цветы очень отличаются друг от друга, это запах, который ведет к поведению».
Ученые обнаружили, что из этого канала предпочтений врожденного запаха, как представляется, есть еще один обонятельный канал, используемый, когда мотыльки узнают об альтернативных источниках пищи.
В дикой природе мотыльки предпочитают цветы, а также другие цветы. Например, агава или растение века приспособлено для опыления летучими мышами, но это такой рог изобилия нектара, который ищут птицы, птицы и другие опылители, особенно в пустынных условиях, сказал Риффел.
Ученые обучили моли в лаборатории, чтобы ассоциировать награды за сахарную воду с запахом агавы при записи их активности мозга. Они обнаружили, что нейромодулятор октопамина высвобождается в мозгу как сигнал, чтобы помнить важный продовольственный ресурс. Кроме того, ученые обнаружили, что изучение альтернативного источника пищи не устраняет врожденные предпочтения мотыльки, что может случиться с пчелами.
Вместе два обонятельных канала означают, что мотыльки могут выжить в изменяющейся цветочной среде, где иногда их любимые цветы могут быть недоступны, но все же сохраняют свои врожденные предпочтения.
Подход, использующий наблюдения и эксперименты как в естественных условиях, так и в лабораториях, пропагандируется Джоном Хильдебрандом из Университета штата Аризона, соавтором статьи. Риффел сделал постдокторские исследования в лаборатории Хильдебранда.
«Это исследование основано на наблюдениях диких животных в реальном мире. Мы считаем, что критически важно знать, что животные делают в естественном мире, а не только то, что они делают в лаборатории », – сказал Хильдебранд. «Нам недостаточно показать, что животное может делать в искусственных условиях – мы хотим знать, что делает животное, когда оно живет в мире».
Другими соавторами являются Хун Лэй и Лейф Абрелл из Университета Аризоны. Финансирование осуществлялось Национальным научным фондом и Национальными институтами здравоохранения.