Біологія
Екологія
Біологія
Екологія

Дрозофіли об'єдналися з дріжджами проти сірої цвілі на малині

Шведські науковці дослідили складний взаємовигідний зв'язок між дрозофілами Сузукі та дріжджами Hanseniaspora uvarum, обоє з яких віддають перевагу розвитку на фруктах, що дозрівають. Експерименти показали, що мушки поширюють дріжджі та допомагають їм розростатися, тоді як самі дріжджі створюють сприятливе для личинок дрозофіл середовище на плодах. Водночас досліди на малині вказують, що обидва учасники взаємодії перешкоджають розвитку на спільних плодах сірої цвілі, здатної витіснити H. uvarum та шкідливої для личинок дрозофіл. Дослідження опубліковане в журналі Functional Ecology.

Пара дрозофіл Сузукі на малині. BIOBEST GROUP

Пара дрозофіл Сузукі на малині. BIOBEST GROUP

Що спонукало вчених до дослідження?

Мікроби та комахи, що живуть на одній рослині, можуть утворювати складні мережі взаємозв'язків, які охоплюють як взаємовигідні, так і шкідливі для окремих сторін контакту. Приміром, відомо, що плодові мушки дрозофіли (Drosophila), які живляться та відкладають яйця на плодах, впливають на щільність дріжджів на них та сприяють їхньому поширенню. Дрозофіла Сузукі (Drosophila suzukii), яка на відміну від своїх родичів відкладає яйця та розвивається не у перестиглих, а в зрілих та недозрілих плодах, часто співіснує із дріжджами Hanseniaspora uvarum, які помітні у вигляді білуватого нальоту на фруктах. Група науковців зі Шведського університету сільськогосподарських наук зацікавилися, який саме зв'язок утворився між цими дрозофілами та дріжджами, зокрема, чи можуть вони сприяти виживанню та розмноженню одне одного. Це може відбуватися внаслідок процесу побудови ніші (niche construction) мухами або дріжджами, коли організм змінює середовище, що має суттєвий вплив на інших організмів середовища.

Як розширювали знання про гриби та мушок?

Науковці припустили, що дрозофіл приваблюють леткі сполуки, які виділяються дріжджами на плодах. У такому разі комахи можуть ефективніше поширювати гриби. Однак якщо зв'язок взаємовигідний, то самі дрозофіли мають теж отримувати від цього користь. Можливо, дріжджі якимось чином сприяють розвитку потомства або ж захищають від інших організмів.

Дослідження провели на свіжих плодах малини (Rubus idaeus), винограду (Vitis vinifera) та лохини (Vaccinium corymbosum), які придбали в продуктовому магазині. На них виростили різні види грибів, що поселяються на плодах, включно з H. uvarum, пивними дріжджами (Saccharomyces cerevisiae) та поширеним цвілевим патогенним для рослин грибом ботритісом сірим (Botrytis cinerea). Вчені перевіряли, метаболіти яких із них сильніше приваблюватимуть дрозофіл Сузукі на запах, як вони впливають на розвиток личинок та одне одного.

До чого призвело всебічне вивчення зв'язку комах та грибів?

На леткі метаболіти дріжджів H. uvarum дрозофіли Сузукі летіли набагато охочіше, ніж на запахи інших непатогенних дріжджів. Окрім цього, самки віддавали перевагу відкладати яйця в плоди лохини, на яких виростили саме H. uvarum. Це ж стосувалося личинок, які в чашці Петрі найбільше повзли у напрямку до краплі з метаболітами H. uvarum. Як потім з'ясувалося, тяга личинок є резонною.

На відміну від пивних дріжджів, H. uvarum не знижував виживаність личинок при їх розвитку на плодах із вирощеними грибами. Найімовірніше, річ у виробленні отруйного для комах етанолу: H. uvarum виділяє його у 22 рази менше, ніж пивні дріжджі. Ба більше, при вирощуванні мушок не на плодах, а в чашках Петрі зазвичай лише з 2 відсотків яєць розвиваються повноцінні дорослі особини, тоді як в присутності H. uvarum показник сягнув 76 відсотків. Це вказує, що самі дріжджі можуть бути достатнім джерелом живлення для комах, що й може пояснити привабливість їхнього запаху для дрозофіл. Натомість мушки активно переносять дріжджі з одних свіжих плодів та рослин на інші. У лабораторних умовах усі п'ять комах, які контактували із H. uvarum, посприяли його перенесенню.

Але зв'язок дрозофіл Сузукі та H. uvarum не обмежується сприянням розвитку личинок та поширенням грибів. Вчені помітили, що плоди малини без цих дріжджів за кілька днів покриваються сірою цвіллю ботритіса, який суттєво перешкоджає розвитку мушок до дорослого стану, чого не відбувається із плодами, на яких наявний H. uvarum. Із цього виходить, що дріжджі на плодах, поширені дрозофілами, пригнічують розвиток шкідливої для рослин та комах плісняви. Що ще цікаво, на заражених личинками плодах дріжджі розросталися сильніше, і це допомагало побороти ботритіса, який мав перевагу над H. uvarum. Однак невідомо, як саме личинки цьому сприяють.

а) Самки частіше віддавали перевагу відкладати яйця у незаражені ботитісом плоди малини. b) На заражених ботритісом плодах розвивалося до дорослого стану набагато менше дрозофіл, ніж на не оброблених або оброблених H. uvarum. Amrita Chakraborty et al. / Functional Ecology, 2022

а) Самки частіше віддавали перевагу відкладати яйця у незаражені ботитісом плоди малини. b) На заражених ботритісом плодах розвивалося до дорослого стану набагато менше дрозофіл, ніж на не оброблених або оброблених H. uvarum. Amrita Chakraborty et al. / Functional Ecology, 2022

Таким чином, H. uvarum створює сприятливе середовище для розвитку личинок дрозофіл Сузукі, забезпечуючи додатковою поживою та перешкоджаючи розвитку сірої плісняви, а мушки натомість поширюють дріжджі та й самі допомагають витіснити ботритіса. Тож схоже, що дріжджі й дрозофіли обоє модифікують спільне середовище, сприяючи виживанню одне одного. Поки що невідомо, чи поширюється явище й на інші види фруктів, які населяють ці організми, а також, чи мають схожу роль й інші дріжджі, окрім H. uvarum.