Drosophila nigrospiracula
| Drosophila nigrospiracula | |
|---|---|
| Vetenskaplig klassificering | |
| Rike: | Animalia |
| Provins: | Arthropoda |
| Klass: | Insecta |
| Beställa: | Diptera |
| Familj: | Drosophilidae |
| Släkte: | Drosophila |
| Arter: |
D. nigrospiracula
|
| Binomialt namn | |
|
Drosophila nigrospiracula Patterson och Wheeler, 1942
|
|
Drosophila nigrospiracula är en flugart som är inhemsk i Sonoranöknen och spänner över Arizona, Baja California och en del av Sonora , Mexiko. D. nigrospiracula delar Sonoranöknen med tre andra arter av Drosophila : D. pachea, D. mettleri och D. mojavensis . Denna fluga häckar på sönderfallande vävnader från två arter av kaktusar som också är endemiska i regionen: cardón (Pachycereus pringlei) och saguaro (Carnegiea gigantea).
Taxonomi
D. nigrospiracula är en del av artkomplexet D. anceps . Denna art är kategoriserad som en del av D. mulleri , en av de fem undergrupperna inom gruppen Drosophila repleta av släktet Drosophila . De fyra Drosophila flugarterna som lever i Sonoranöknen är inte särskilt nära släkt med varandra, men är dock alla under repletagruppen. Varje art kom att bebo denna region självständigt, och de upplever olika tillgång på resurser. Som sådana anpassade de sig självständigt till miljön i Sonoranöknen och kom att använda olika kaktusarter som värdar.
Livsmiljö
.jpg)
D. nigrospiracula finns bara i Sonoranöknen och specifikt på cardón (Pachycereus pringlei) och saguaro (Carnegiea gigantean) kaktusar. Cardón och saguaro är högväxt kolumnformade kaktusar med liknande morfologi , kemisk sammansättning och lågalkaloidsammansättning ( deras huvudsakliga allelokemiska ). Saguaro växer på den största delen av öknen, medan arten cardón bara växer på Baja-halvön. D. nigrospiracula är begränsad till dessa två former av kaktusar eftersom de avger alkaloiderna gigantine och carnegine, som D. nigrospiracula kan metabolisera. Dessa allelokemikalier är vanligtvis skadliga för en insekt utan de rätta allelokemiska avgiftningsenzymerna – nämligen cytokrom p450-systemet. I allmänhet kan bildandet av växtförfall komma från skada eller frysning av kaktusen. Sedan rinner exsudat ner i växten och skapar en plats för D. nigrospiracula att samlas.
Mekanism för metabolism av värdväxt
Cytokrom p450-systemet finns i nästan alla livsformer och är ansvarigt för att bearbeta feromoner och steroider och även metabolisera insekticider, droger, mutagener och cancerframkallande ämnen . P450-systemet tillåter Drosophila att metabolisera och avgifta de sekundära föreningar som kaktusarna använder som en funktion av växtätares försvar för att på ett livskraftigt sätt kunna använda växten som värd.
Hemområde
Typiska populationsstorlekar sträcker sig från 361 till 3 999 flugor. Dessa flugor pendlar till andra saguaro-kaktusar med tre gånger högre hastighet än någon annan Drosophila -art; de lever i kortlivade men utbredda livsmiljöer, som kräver konstant omlokalisering för att leta efter resurser. D. nigrospiracula reser upp till 2 km per dag för att få resurser mellan lågdensitetskaktusarna.
Livshistoria
D. nigrospiracula- ägg bildas i folliklar som består av 15 sjuksköterskeceller, och en given honans parade äggstockar består av hundratals folliklar. Kromosomerna hos dessa flugor är polyploida och transkriberas aktivt till RNA, som sedan skickas till oocyter för att hjälpa till med embryogenes. I slutskedet av oogenes gör sjuksköterskecellerna sina kärnkomponenter i växande oocyter, vilket ger dem resurser för embryonal utveckling.
Fosfors roll i äggbildningen
D. nigrospiracula uppvisar sexuell dimorfism genom olika förhållanden av fosforkoncentration hos vuxna män och kvinnor. Honor har cirka 3 gånger så mycket fosfor i sina könskörtlar som hanar. Denna ojämlikhet beror på betydelsen av fosfor i syntesen av nukleinsyror under oogenes. De kaktusar som D. nigrospiracula häckar och föder på har låga koncentrationer av fosfor, men forskning har visat att den högre koncentrationen hos honor kommer från den fosfor som överförs från hanen till honan under parning. Fosforen från det manliga ejakulatet införlivas i de kvinnliga äggstockarna och kan spåras i RNA och DNA. Inuti honan används sedan fosfor för att syntetisera nukleinsyror som är nödvändiga för äggproduktion. Minskade fosfornivåer i mogna kvinnliga dieter bromsade oogenesen.
Parning
Större hanar tenderade att vara mer framgångsrika i parningen än mindre hanar, eftersom de vinner hane-hane-tävlingen för honor. Honor närmar sig hanar för att para sig i icke-resursbaserade territorier som kontrolleras av en hane.
D. nigrospiracula har ett könsförhållande som gynnar honor, eftersom honor kan para sig flera gånger på en morgon. Dessutom är honorna också redo att para sig 3 dagar efter födseln, men hanarna når inte könsmognad förrän de är 9 till 10 dagar gamla. Dessa två faktorer ökar kraftigt den operativa könskvoten till förmån för kvinnor.
Uppvaktning
D. nigrospiracula uppvisar varierat parningsbeteende. Hanar initierar uppvaktning först genom fysisk kontakt med kvinnor. De utför sedan vinguppvisningar medan de inkräktade på honan bakifrån, ofta cirklade honan flera gånger. Vingdisplayen bestod av att snabbt öppna och sedan stänga en eller båda vingarna, vilket skapar ljudskurar. Hanar slickade också det kvinnliga könsorganet om honan slutade röra sig. Honor visade villighet att para sig genom att sprida sina vingar, medan ointresserade honor flyttade bort från hanen. Hanen D. nigrospiracula är ihållande i uppvaktning men går inte upp på en ovillig hona.
Fiender
Macrocheles subbadius
Macrocheles subbadius är en ektoparasit som också är inhemsk i den nordamerikanska regionen Sonoranöknen som lever både saguaro och cardón kaktusar. Den reproducerar sig på fuktig jord, djuravföring och ruttnande växtvävnad. De får näring genom att bita i flugornas integument och ta upp hemolymfen som finns i flugans kroppshåla och använda den som näringsämnen. Denna parasit minskar livslängden för D. nigrospiracula på ett sätt som är proportionellt mot mängden parasiter som finns på kroppen. Minskningen av den allmänna hälsan beror på fysiskt trauma orsakat av Macrocheles subbadius och även på förlust av näringsämnen. Denna parasit visade sig också hindra kvinnlig fertilitet och utveckling av avkommor.
Effekter av parasitism på sexuell reproduktion
Trots energiska kostnader för uppvaktning och parning ökade D. nigrospiracula reproduktionsansträngningarna när de stördes av parasiter. Yngre män ägnade ännu mer tid åt uppvaktning när de drabbades av fler parasiter. Samma fenomen observerades också i en studie med äldre män när de var lätt drabbade av parasiter, men uppvaktningsnivåerna sjönk till under kontrollnivåerna när de parasiterades kraftigt. Forskare tillskriver detta beteendeegenskaper hos D. nigrospiracula som en evolutionärt adaptiv fördel, eftersom flugorna försöker överföra sina gener när lägre förväntad livslängd upptäcks.
Men medan parasitangripna Drosophila ser ut att para sig vid högre frekvenser, visar en annan studie att hanar och honor är mindre benägna att hitta kompisar. Hanar har ännu svårare att hitta kompisar än honor även om de är smittade av samma mängd M. subbadius . Dessutom är intensiteten av kvinnligt val direkt proportionell mot djupet av parasitisk infektion. Forskare tillskriver dessa observationer minskad konkurrensförmåga mellan män och män, minskad frierikraft och till och med fysiskt förhindrande av parning.
Mikrobiom
Som nämnts använder D. nigrospiracula saguaro-kaktusens nekrotiska vävnader för parning och även som födokälla. Mikrobiotan hos D. nigrospiracula skiljer sig dock väsentligt från mikrobiotan som finns på cardón- och saguaro-kaktusar och är faktiskt mer lik flugor från olika kaktusar från andra regioner. Den vanligaste av bakterierna kommer inte från maten på kaktusarna. Dessa bakteriekolonier koloniserades genom värd-till-värd-överföring av andra arter och miljöer.
Tävling med Drosophila mettleri
Denna art delar vissa beteendemässiga likheter med Drosophila mettleri . En stor skillnad mellan dessa två flugarter, som tjänar till att begränsa konkurrensen mellan dem vid val av häckningsplatser, är dock mer genetiskt än beteendemässigt förklarat. D. mettleri innehåller en uppreglering i CYP28A1-genen i P450-genfamiljen. Uppreglering i denna gen gör det möjligt för D. mettleri att häcka i både den giftiga jorden som omger ruttnande kaktusar och på vävnaderna i ruttnande kaktusar. D. nigrospiracula saknar dock denna uppreglerade gen och kan bara häcka på vävnaderna av ruttnande kaktusfläckar. Denna speciella genetiska skillnad gör det möjligt för båda arterna av ökendrosofolider att använda samma värdkaktus i samma geografiska region utan konkurrenstryck.