Komplikované sexuálne životy motýľov

Možno vás zlákajú krídla motýľa. Niektorí vedci sa však zaujímajú o zložitú anatómiu pod ňou. Poďakovanie: Jeff Gage/Florida Museum

Keď príde reč na motýle, väčšinu ľudí priťahujú ich nádherné farebné krídla. ale Ana Paula dos Santos de Carvalho je zaneprázdnený pohľadom na ich pohlavné orgány a reprodukčné orgány – konkrétne na ich veľké, prepracované párovacie zátky.

„Krídla sú očarujúce, ale pre mňa môžu byť tieto zátky tiež veľmi očarujúce,“ hovorí Carvalho, kandidát na doktorandské štúdium entomológie. Kawahara Lab na Prírodovedné múzeum na Floride .

Tieto vonkajšie zátky, známe tiež ako sfragis, pôvodne mylne považované za katapulty vajíčok na začiatku 20. storočia, utesňujú ženské pohlavné orgány, aby zabránili budúcej inseminácii inými samcami. Zátky na párenie motýľov sa dodávajú vo všetkých tvaroch a veľkostiach – niektoré sú stočené ako mušle, niektoré sú zahnuté, iné sú zahrotené ako vidly, ktoré možno použiť na bodnutie iných samcov. 'U niektorých druhov je časť zátky ako pás cudnosti, ktorý sa tiahne okolo brucha samice,' hovorí Carvalho. 'Takže to naozaj drží tú vec na mieste.'

Vyskytujú sa v približne 1 % druhov motýľov, samce používajú svoje ozdobné zátky na párenie, aby presadili ženskú monogamiu a zabezpečili otcovstvo potomstva. Samice sa však snažia túto stratégiu prekaziť a snažia sa zvýšiť genetickú diverzitu potomstva párením s viacerými samcami.

'Je to neustály boj mužov a žien,' hovorí Carvalho. A motýľový sex môže byť násilnejší, ako by ste čakali.

Odlišné morfológie každej zástrčky sú tvarované zložitými formami vo vnútri reprodukčných traktov samcov motýľov. (zľava doprava) Acraea omrora, Parnassius charltonius, Euryades duponchelii. Kredit: Ana Paula dos Santos de Carvalho et. spol., ZooKeys (2017)

Počas svojho magisterského výskumu na Universidade Federal de Santa Maria vykonávala prieskum diverzity motýľov na pastvinách južnej Brazílie, keď narazila na nezvyčajný ženský exemplár endemického druhu, Euryades corethrus , všeobecný názov Campoleta. Keď motýľ zložil svoje hnedé, strakaté krídla, prekvapilo ju, že z brucha samice trčia dva veľké hroty.

'Boli takmer také dlhé ako veľkosť brucha,' hovorí. 'Povedal som si:' Dobre, to je naozaj zvláštne.

Bolo to prvýkrát, čo spozorovala párenie motýľa. Jej poradca vysvetlil, že tieto dva výstupky boli klapky v tvare krídla, ktoré sa líšili od Campolety. Teraz, keď Carvalho študuje motýle v zbierkach múzeí, pozoroval všetky druhy extrémnych tvarov a architektúr. Dokonca narazila na ženy s viacerými zástrčkami pripojenými v nepárnych polohách.

'Je to neustály boj mužov a žien.'

Samce motýľov investujú veľa energie do vytvárania páriacich zátok. Komplexné voskové štruktúry sú tvarované vo forme vo vnútri traktov mužského reprodukčného systému. Po vytvorení vložia zástrčku do kopulačného otvoru ženy. Tieto zástrčky môžu byť trvalé. U iných zvierat, ktoré majú len jeden otvor na párenie a narodenie potomstva, sa zátka musí nakoniec rozpustiť alebo odstrániť, aby samica mohla zniesť mláďatá, hovorí Carvalho. Keďže reprodukčný systém samice motýľa má oddelené otvory pre obe, môže zostať zátka a účinne brániť samičkám mať iných kamarátov.

'To je konečný cieľ,' hovorí Carvalho. 'Ak je jednou z hlavných hybných síl evolúcie produkcia potomstva v budúcich generáciách, potom máte skvelú stratégiu pre mužov.'

V piatok prispejte vede

Investujte do kvalitnej vedeckej žurnalistiky prispením daru Science Friday.

Samice však ťažia z toho, že majú viacero partnerov na párenie. Viac kamarátov znamená zvýšenú šancu na získanie kvalitnejších spermií a zvýšenie genetickej diverzity potomstva, hovorí. Takže ženy vyvinuli rôzne druhy protiopatrení. U niektorých druhov našla samice so spevnenou hladkou platňou okolo odhalených genitálií – čo je vlastnosť, ktorá môže pre samca sťažiť pripojenie zástrčky, hovorí Carvalho. V iných spozorovala genitálie zastrčené vo veľkej jaskynnej štruktúre, ktorú by pre muža mohlo byť ťažké úplne zastrčiť. 'Ženy vyvinuli tieto adaptácie genitálií, kde buď muži budú musieť vyčleniť veľa zdrojov, aby ich zapojili, alebo sa jednoducho budú musieť vzdať,' hovorí.

Tento sexuálny konflikt je viditeľný v celej živočíšnej ríši. U hadov, veveričiek, klokanov, včiel, škorpiónov a rôznych iných cicavcov a článkonožcov nájdete páriace zátky. The široká škála motýľových párovacích zástrčiek je možným dôkazom, že sexuálny konflikt môže viesť k vzniku nových druhov.

V nedávnej štúdii publikovanej v Systematická biológia , Carvalho vylial stovky exemplárov motýľa štetkonohého v rôznych zbierkach múzeí vrátane Floridského múzea, Smithsonian a zbierok v Kalifornii a Kanade. V motýľovom kmeni Acraeini, skupine asi 300 druhov, Carvalho skúmal, či miera diverzifikácie súvisí s touto vlastnosťou.

'Samci aj samice sú v týchto pretekoch v zbrojení a vyvíjajú tieto nové úpravy, ktoré by mohli viesť k objaveniu sa nových druhov motýľov.'Minulé štúdie a výskumné skupiny podporili spojenie medzi vysokou mierou speciácie a zátkami. Po viacnásobnej analýze údajov však nezistila žiadny rozdiel v speciácii medzi skupinami motýľov so zátkami a skupinami bez nich.

'Možno musíme prehodnotiť spôsob, akým by sa sexuálny konflikt mohol spájať s rozmanitosťou,' hovorí. 'Možno je to zložitejšie.'

Carvalho a Kawahara Lab tvrdia, že ďalšími faktormi by mohli byť zvyšovanie druhovej diverzity, ako je biotop a distribúcia druhov. Carvalho sa snaží ďalej skúmať párenie a rozšíriť svoju prácu na sexuálne správanie iného hmyzu. Sexuálne životy týchto organizmov sú fascinujúce a prekvapujúce, hovorí.

„Keď začnem hovoriť o ich sexuálnom správaní, ľudia si povedia: „Ach, myslel som, že motýle sú chladné,“ hovorí Carvalho. 'Ach, ty nič nevieš.'

Zátky na párenie motýľov majú rôzne tvary – každý je špecifický pre jeden druh. (Zľava doprava) Parnassius mnemosyne, Cressida cressida, Parnassius delphius. Kredit: Ana Paula dos Santos de Carvalho et. spol., ZooKeys (2017)