Блог

Jul 08, 2023

То, через что проходят насекомые, еще страннее, чем мы думали

Ривка Гальчен «Для меня это был момент, похожий на дорогу в Дамаск», — сказал мне энтомолог Джеймс Трумэн, вспоминая случай, когда ему было шестнадцать. «У моей семьи была дача, трейлер, на

By Rivka Galchen

«Для меня это был момент, напоминающий дорогу в Дамаск», — сказал мне энтомолог Джеймс Трумэн, вспоминая случай, когда ему было шестнадцать. «У моей семьи был летний домик-трейлер на берегу озера Эри. Я гулял по трейлерному парку, когда поднял глаза и увидел на дереве насекомое. Это была оса-паразит с брюшком длиной три дюйма». Он подумал: «Что это за черт?» Это любопытство «побудило меня купить книгу», сказал Трумэн. Это была «Полевая книга насекомых» Фрэнка Э. Лутца, впервые опубликованная в 1918 году, с подробными рисунками научного иллюстратора Эдны Либби Бойтенмюллер. «Я всегда знал, что хочу стать биологом, но переключался с одного интереса на другой: птицы, млекопитающие и т. д.», — сказал Трумэн. Потом он преобразился. Он знал, что будет изучать насекомых.

Насекомые, конечно, маленькие, но они составляют более восьмидесяти процентов видов животных. Они также обладают особой магией: большинство из них претерпевают полную метаморфозу. Божья коровка начинает жизнь как колючая черная ползунка; Садовая тигровая моль начинает свою жизнь как гусеница с экстравагантной шерстью. Некоторые рыбы и земноводные также метаморфизуются (млекопитающие никогда!), но поскольку у насекомых есть экзоскелеты — их метаморфическая трансформация происходит вне поля зрения — когда взрослое существо появляется полностью сформированным, эффект может быть столь же поразительным, как если бы Афина превращала падающий Пердикс в куропатку. или Дафну превращают в лавровое дерево.

Будучи первокурсником в Нотр-Даме, Трумэн работал в лаборатории генетики комаров, которой руководил известный энтомолог Джордж Крейг, который проводил время, держа руки над покрытыми сеткой бумажными коробками, наполненными комарами, которые кормили – высасывали его кровь – пока он обедал. Когда Трумэн прибыл, лаборатория Крейга, которая в основном занималась выявлением мутаций, которые могли бы помочь в борьбе с болезнями, передающимися комарами, имела побочный проект по изучению феромона под названием матрон. Во время спаривания самец комара выпускает матрону, и в результате самка комара больше не желает спариваться. «Она просто хочет крови», — сказал Трумэн. Поэтому самки комаров спариваются только один раз. «Для меня было так удивительно, — отметил Трумэн, — что гормон может вызвать такое резкое изменение поведения».

Трумэн работал над дипломной работой в лаборатории биолога Линн Риддифорд в Гарварде. Ее также интересовали гормональные и другие факторы, влияющие на рост и поведение насекомых. (Позже они поженились, хотя Риддифорд сказала Трумэну, что она не выйдет за него замуж, пока он не закончит учебу.) Это направление исследований продолжало формировать исследования Трумэна. «Я работал с гигантскими шелковичными мотыльками», — сказал Трумэн, с существом, жизненный цикл которого столь же меняет форму, как и в любом рассказе Овидия. Сначала это крошечная гусеница длиной около шести-семи миллиметров. Затем он линяет четыре раза, в течение которых он вырастает почти в тысячу раз по сравнению с первоначальным размером, окутывается шелковым коконом, появляется в виде большого мотылька, у которого нет функционального рта, который не может есть и поэтому умрет даже через семь дней. прошли, и поэтому стремится немедленно спариться. Трумэн изучал гормоны, которые регулируют эти изменения, и «подсел на метаморфозу и заинтересовался поведением при метаморфозе», сказал он. «Эти интересы слились в желание понять, как мозг, в частности, меняется в ходе метаморфозы. Я хотел понять, как мозг гусеницы превращается в мозг мотылька».

Во время творческого отпуска в Кембриджском университете Трумэн и Риддифорд сделали перерыв в работе над молью и начали изучать дрозофилу, более известную как плодовые мухи. «Не существовало генетических инструментов для этих гигантских шелкопрядов, но были хорошие генетические инструменты для дрозофилы», — сказал Трумэн. Ученые обладают чрезвычайно подробными знаниями о генетическом составе плодовых мух. Существуют инструменты, позволяющие выводить из строя определенные гены и изменять способ и время проявления гена. Вы можете легко заказать плодовых мух со всеми видами мутаций — вы даже можете заказать мух с мутацией гена, которая заставляет мух отращивать ноги там, где обычно растут усики. Подобные исследования начались почти столетие назад с работы биолога Томаса Ханта Моргана, который руководил так называемой «Комнатой мух» в Колумбийском университете. Сегодня исследователи имеют доступ к более чем двум миллионам линий дрозофилы; это позволяет точно манипулировать практически любым биологическим аспектом, который вы только можете себе представить, как на личиночной, так и на взрослой стадии. «Что касается плодовых мух, мы ограничены только воображением, а не техническими ограничениями», — сказал Трумэн.