Метелики відчувають запах не лише вусиками а й крилами

Уявіть собі, що ви могли б відчувати запах не лише носом, а й руками, коли ними махаєте. Саме так, за версією вчених, працює тіло одного з метеликів: його крила буквально «нюхають» повітря. Команда з Інституту хімічної екології Макса Планка, про яку розповідає Sci.News, з’ясувала, що крила тютюнового бражника мають власні нюхові рецептори й допомагають комасі орієнтуватися за запахами під час польоту.

Що відомо коротко

• Крила тютюнового бражника Manduca sexta оснащені рецепторами, що реагують на запахи, а не лише на дотик.
• На краях крил виявили короткі пористі волоски — типові структури для органів нюху в комах.
• З крил зібрали мРНК і знайшли 33 гени рецепторів смаку й запаху, з них 15 активні саме вздовж краю крила.
• Електрофізіологічні тести показали, що крило особливо чутливе до двох амінів — піролідину та піперидину.
• Ці аміни містяться в листі пасльонових рослин, на яких тютюновий бражник відкладає яйця, тож крила можуть допомагати йому знаходити «правильні» рослини.

Як крило може «нюхати» запахи

У більшості комах нюх асоціюється з вусиками: саме там розташовані основні нюхові рецептори. Але в тютюнового бражника (Manduca sexta) вчені раніше знайшли в крилах білки-рецептори, здатні розпізнавати запахи й смаки. Це було як знайти «розетки» без проводки: білки є, але чи справді крило щось відчуває?

Щоб крило мало повноцінний нюх, йому потрібні не лише рецепторні білки, а й спеціальні волоски, через які молекули запаху потрапляють до нервових клітин. Дослідники припустили, що вздовж краю крила мають бути такі ж «нюхові антени», як на вусиках, тільки мініатюрні.

Коли вчені акуратно обрізали краї крил і покрили їх тонким шаром золота, вони роздивилися під сканувальним електронним мікроскопом два типи волосків. Довгі й тонкі виявилися дотиковими, а короткі пористі — саме тими структурами, які зазвичай відповідають за сприйняття запахів у комах. Це натякало, що крило не просто «махало», а ще й збирало хімічну інформацію з повітря.

Що показав аналіз генів і електричні тести

Наступний крок — з’ясувати, які саме запахи може розпізнавати крило. Для цього дослідники зібрали мРНК з крил метелика. мРНК — це молекули, що несуть інструкції для синтезу білків, зокрема рецепторів, які «впізнають» певні запахи.

Після кількох місяців аналізу команда виявила мРНК для 33 рецепторів смаку й запаху. Особливо цікаво, що мРНК для 15 рецепторів вироблялася саме вздовж краю крила, де розташовані нюхові волоски. Порівнявши ці рецептори з тими, що вже відомі в інших комах, вчені дійшли висновку: крила, ймовірно, чутливі до гірких смаків і до амінів — сполук, які для людини часто пахнуть тухлою рибою.

Щоб перевірити це безпосередньо, дослідники під’єднали крило до електричного кола й почали обдувати його різними запахами. У хід пішли й різкі, «гнилі» аромати, як-от піридин, і приємні фруктові ноти метилгексаноату, і солодкий запах квітів дурману (Datura), які приваблюють тютюнового бражника.

Результат виявився несподіваним: крило «відгукнулося» лише на два запахи — піролідин і піперидин. Обидва — аміни з різким, неприємним запахом, які містяться в листі пасльонових рослин. Саме на таких рослинах цей метелик зазвичай відкладає яйця.

Ще один сюрприз: коли дослідники обрізали краї крил і повторили тести, крила все одно реагували на ці аміни. Це означає, що нюхові волоски розташовані не лише по краю, а й по всій поверхні крила. За словами докторки Соні Біш-Кнаден (Sonja Bisch-Knaden), це свідчить про наявність «спеціальних сенсорних волосків по всіх крилах», які здатні вловлювати ці запахи.

Навіщо метелику крилам відчувати сморід амінів

З погляду людини запах амінів — це щось на кшталт тухлої риби чи зіпсованого м’яса. Але для тютюнового бражника це може бути корисний сигнал. Аміни в листі пасльонових рослин вказують на «правильний» тип рослини, на якій безпечно й вигідно залишити потомство.

Коли метелик летить у повітрі, його крила постійно розсікають потоки повітря, як лопаті вентилятора. Якщо ці лопаті ще й «нюхають», то комаха отримує додатковий канал інформації: не лише вусики, а й крила підказують, де саме знаходиться потрібна рослина. Це може допомогти точніше обрати місце для відкладання яєць, навіть у складних умовах, коли запахи перемішані.

Такий «нюх на крилах» робить тіло метелика схожим на літаючий сенсор, де майже кожна частина збирає дані про навколишній світ. Це змінює уявлення про те, наскільки розподіленими можуть бути органи чуття в комах.

FAQ

Це вже доведений факт чи лише гіпотеза?

Дослідження показало наявність нюхових волосків, мРНК рецепторів і електричну реакцію крил на певні запахи. Однак воно ще не відповідає повністю на питання, як саме ці сигнали інтегруються в нервову систему метелика, тож подальші роботи будуть уточнювати деталі.

Чому вчені не знали про нюх крил раніше?

Крила традиційно вважалися переважно органами для польоту, а не чуття. Лише поява детальних мікроскопічних методів і молекулярного аналізу дозволила побачити дрібні пористі волоски та виявити мРНК нюхових рецепторів у тканинах крила.

Чи можуть інші комахи теж «нюхати» крилами?

Це дослідження стосується конкретно тютюнового бражника Manduca sexta. Однак воно відкриває питання, чи мають подібні нюхові структури крила інших видів метеликів або комах, що ще належить перевірити в окремих роботах.

Як це відкриття може вплинути на боротьбу зі шкідниками?

Якщо вдасться краще зрозуміти, які саме запахи «зчитують» крила й як це впливає на поведінку, у майбутньому можна буде точніше розробляти запахові пастки або відлякувачі. Поки що це лише потенційний напрямок, а не готова технологія.

🤯 Коли навіть крила перет