Блог

Jul 07, 2023

Последствия заражения Nosema apis для самцов медоносных пчел и их плодовитость

Scientific Reports, том 5, номер статьи: 10565 (2015) Цитировать эту статью 5743 Доступов 30 Цитирований 21 Подробности об альтметрических метриках Королевы эусоциальных пчел, муравьев и ос спариваются только во время очень

Научные отчеты, том 5, Номер статьи: 10565 (2015) Цитировать эту статью

5743 Доступа

30 цитат

21 Альтметрика

Подробности о метриках

Королевы эусоциальных пчел, муравьев и ос спариваются только в течение очень короткого периода в раннем возрасте, поэтому самцы производят эякулят, состоящий из большого количества сперматозоидов высокого качества. Такой экстремальный отбор ради высокой плодовитости привел к тому, что самцы минимально инвестировали в свое соматическое выживание, включая свою иммунную систему. Однако, если восприимчивые самцы не могут защитить свои репродуктивные ткани от инфекций, они ставят под угрозу физическую форму королевы, если передают патогены во время спаривания. На медоносной пчеле Apis mellifera исследовали течение заражения возбудителем, передающимся половым путем, Nosema apis. Мы предсказали, что самцы медоносных пчел восприимчивы, но защищают свои репродуктивные ткани от инфекций. Мы исследовали влияние инфекций N. apis на среднюю кишку, добавочные железы и добавочные семенники и количественно оценили влияние инфекции на выживаемость и плодовитость самцов. Мы обнаружили, что N. apis способен заражать самцов, и по мере прогрессирования инфекции он значительно влияет на фертильность и выживаемость пожилых самцов. Несмотря на то, что мы подтверждаем, что самцы способны свести к минимуму инфицирование N. apis своих репродуктивных тканей, паразит присутствует в эякулятах пожилых самцов. В результате N. apis разработал альтернативные пути успешного заражения эякулята и передачи половым путем.

Биология спаривания эусоциальных муравьев, пчел и ос поистине впечатляет, поскольку репродуктивные самки (королевы) совокупляются только в течение очень короткого периода в начале своей жизни, когда они приобретают и сохраняют запас спермы на всю жизнь1,2,3. Поскольку королевы никогда не пополняют сперму в более позднем возрасте, использование и экономия спермы доведены до неподражаемых крайностей у тех видов, которые содержат колонии с миллионами рабочих3,4,5,6 и/или выживают в поле десятилетиями4,7,8. Чтобы обеспечить королевам достаточное количество спермы, у самцов социальных насекомых вырабатывались эякуляты, содержащие большое количество спермы исключительно высокого качества3,9. Производство и поддержание таких эякулятов до спаривания требует значительных затрат для самцов эусоциальных насекомых5,10. Поэтому считается, что они действуют на пределе своих физиологических возможностей, когда даже малейшее нарушение или изменение окружающей среды может поставить под угрозу их фертильность11. Кроме того, было обнаружено, что для максимизации своего репродуктивного потенциала эти самцы лишь минимально инвестируют в свое соматическое выживание5,10.

На иммунитет самцов социальных насекомых также влияет их генетика, поскольку они происходят из неоплодотворенных яиц и являются гаплоидными животными, что, как предполагалось, дополнительно увеличивает их восприимчивость к паразитам12. Поэтому особенно интересно изучить иммунные проблемы, возникающие в результате паразитарных инфекций у эусоциальных самцов насекомых. Эмпирические исследования подтвердили, что иммунные реакции самцов социальных насекомых значительно ниже, чем у рабочих самок, например, у муравьев-листорезов13, древесных муравьев14 или шмелей15. Считается, что возникшая в результате этого восприимчивость самцов социальных насекомых к паразитизму привела к ряду адаптаций жизненного цикла, которые снижают риск заражения самцов: например, они имеют короткую продолжительность жизни, полностью зависят от рабочих и не оказывают никакой помощи самцам. их колония. Однако известно, что общественные насекомые являются хозяевами целого ряда паразитов, которые легко распространяются по своим колониям, состоящим из большого количества родственных особей, включая самцов16,17. Таким образом, восприимчивость самцов может снизить возможность колонии контролировать инфекции и еще больше поставить под угрозу ее пригодность, особенно если такие инфекции снижают плодовитость самцов, продолжительность жизни или конкурентоспособность. Наконец, мужская восприимчивость также может позволить патогенам распространяться по их телу и в конечном итоге заражать их репродуктивные органы. В таком случае патогены, передающиеся половым путем, могут привести к издержкам, передаваемым между поколениями. Однако заболевания, передающиеся половым путем, и их последствия у общественных насекомых не изучены подробно18,19,20. Здесь мы предполагаем, что самцы социальных насекомых должны минимизировать риск распространения болезни королевам, защищая свои репродуктивные ткани от паразитарных инфекций.