Самці павуків-червоноспинок гинуть у “смертельному сальто” під час спарювання за генетичною програмою

Самці павуків-червоноспинних (Latrodectus hasselti) живуть швидко і помирають молодими, завершуючи своє життя в кривавому ритуалі сексуального канібалізму. Самиці поїдають своїх партнерів під час спарювання, а самці, схоже, заохочують таку поведінку, здійснюючи драматичний сальто на щелепи самиці.

Нове дослідження, опубліковане в Biology Letters, вказало на генетичне джерело цієї поведінки. Дослідники порівняли активність австралійського червоноспинного павука з його близьким, але не канібалістичним родичем — новозеландським павуком-катіпо (Latrodectus katipo).

Шляхом схрещування двох видів дослідники, що базуються в Університеті Гамбурга (Німеччина), дізналися більше про ДНК, що стоїть за самопожертвуючим сальто. «Наш інтерес до цих павуків був викликаний тим, що два близькоспоріднені сестринські види демонструють дуже різні системи спарювання, — розповіла провідна дослідниця Карделен Улудаг. — Це дуже незвично для тварин. Завдяки їхній близькій спорідненості, два види можна схрещувати, що надає ідеальну можливість вивчити генетичну спадковість самцевої самопожертви».

Бруно Алвеш Бузатто, еколог з поведінки з Університету Фліндерса, який не брав участі в дослідженні, назвав висновки «дуже разючими». «Це підтверджує ідею про те, що смерть під час копуляції та подальше поїдання може насправді бути вигідним для самця», — сказав Бузатто.

Самопожертвуюче сальто червоноспинного павука

Павуки-червоноспинні є «моногінними», тобто самці спарюються лише з однією самицею протягом свого життя. Ритуал спарювання є досить складним: самець робить «сальто», щоб його велике черевце опинилося біля щелеп самиці для легшого укусу. Потім самець стискає своє черевце, імітуючи, ніби його стискають, щоб відтермінувати смерть якомога довше.

Таємне статеве життя червоноспинних павуків документується десятиліттями. Бузатто зазначає, що самопожертвенний танок смерті надає самцям еволюційну перевагу: він підвищує шанси на потомство. «Процес канібалізму збільшує час спарювання з самицею. Можливість передати більше сперми до сперматеки самиці, органу, який використовується для зберігання сперми, забезпечує перевагу».

Самиці червоноспинних павуків можуть зберігати сперму і використовувати її для відкладання яєць до двох років після спарювання. Павук-катіпо (Latrodectus katipo), отруйний павук, що мешкає в Новій Зеландії, є дуже близьким родичем червоноспинного.

Однак катіпо не беруть участі в цьому канібалістичному ритуалі спарювання. Натомість самці та самиці зазвичай спарюються багато разів.

Кор Вінк, ентомолог з Університету Лінкольна (Нова Зеландія), який допомагав у дослідженні, розповів, що катіпо еволюціонували від червоноспинних павуків приблизно 100 000–200 000 років тому — це мить в еволюційному масштабі. «За такий короткий час ця поведінка повністю зникла, — зазначив Вінк. — Дуже цікаво, коли така поведінка може бути втрачена. Ми недостатньо знаємо про те, як поведінка кодується в ДНК безхребетних».

Схрещування павуків для генетичних досліджень

Дослідники схрещували самців червоноспинних павуків і самиць катіпо, щоб побачити, як репродуктивна поведінка проявляється у їхнього потомства. Вінк збирав обидва види павуків з різних місць Нової Зеландії, де червоноспинний павук є інвазивним видом.

«Ми зібрали дорослих червоноспинних павуків, відгодували їх, забрали назад, взяли їхні яйцеві мішки, а потім відправили до Німеччини. Ми зробили те саме й з катіпо», — сказав він. Укуси як червоноспинних, так і катіпо можуть вимагати протиотрути, але смертельних випадків не реєструвалося вже багато десятиліть (для червоноспинних) або століть (для катіпо).

Вінк охарактеризував обидва види павуків як «сором’язливих і неуважних», але він та його колеги-збирачі носили рукавички як додатковий запобіжний захід. «Коли вони вас вкусять, ви не помрете, але відчуватимете, ніби помрете, — сказав Вінк. — Це досить жахливий досвід, наскільки мені відомо, і я не готовий перевіряти це на собі».

Після того, як яйця павуків потрапили до Німеччини, дослідники схрестили самців червоноспинних і самиць катіпо та виростили самців-гібридів до зрілості. Потім вони помістили гібридів у павутиння, збудовані самицями катіпо, і знімали їхню поведінку за допомогою інфрачервоних камер. Вони проаналізували кадри 104 ритуалів спарювання, шукаючи ознаки як сальто, так і скорочення черевця.

Приблизно половина гібридів виконувала смертельне сальто під час спарювання. Через те, як були схрещені самці червоноспинних з самицями катіпо, цей розподіл 50/50 дозволив дослідникам зробити висновок, що ознака сальто успадковується на статевій хромосомі павука. Однак інша поведінка — скорочення черевця — проявлялася не так чітко, що свідчить про більш складну генетику цієї ознаки.

Це здивувало дослідників, які очікували, що обидві ознаки матимуть спільне генетичне джерело. Майкл Касумович, еволюційний біолог з Університету Нового Південного Уельсу, який не брав участі в дослідженні, назвав це цікавим відкриттям. «З огляду на те, наскільки важливими є обидві ознаки для виживання, ми б припустили, що вони будуть тісно пов’язані. Але це не так, і це свідчить про те, що вони еволюціонували незалежно. І це дуже круто, — сказав він. — Це дослідження підкреслює, що, можливо, нам слід замислитися про те, як різні види взаємодіють, і як це може призвести до появи нових ознак та нових видів».

Бузатто зазначив, що результати дослідження його не здивували. «Ми знаємо, що багато дуже складних поведінкових рис можуть бути закодовані досить простим генетичним базисом», — сказав він. Проте, за його словами, статеві хромосоми павуків є дуже складними та відрізняються у різних видів, тому ще багато чого залишається дослідити. «Я відчуваю, що чим більше ми вивчаємо, тим більш дивні та несподівані речі ми знаходитимемо у павуків, — додав Бузатто. — Ми, ймовірно, описали та задокументували лише чверть, можливо, третину всіх існуючих павуків… Це дійсно відкриває людям очі на те, чому ми знаходимо всю цю шалену, незвичайну, дивовижну поведінку та життєві історії у цих тварин».

Генетичні дослідження для збереження новозеландських павуків

Вінк зазначив, що ці генетичні дослідження можуть допомогти захистити катіпо, популяція яких скорочується в Новій Зеландії, частково через червоноспинних павуків. У Новій Зеландії червоноспинні павуки полюють і загрожують кільком місцевим видам, таким як сцинки та жуки. Однак найбільшою загрозою для рідкісних катіпо є можливість міжвидового схрещування, яке призводить до появи гібридів. «У Новій Зеландії існує реальна небезпека втрати виду через гібридизацію», — сказав Вінк.

У власних дослідженнях Вінк вивчає феромони червоноспинних павуків, щоб з’ясувати, чи можна їх використати для контролю популяцій. «Ідея полягає в тому, що якщо ми зможемо привабити достатньо самців за допомогою феромону, ми зможемо зменшити популяцію самців, що призведе до краху всієї популяції, оскільки самці можуть спарюватися лише один раз», — пояснив він. Дослідження залицяння та генетики можуть допомогти в цьому методі збереження, а також надати дослідникам більше даних для відстеження популяцій катіпо та червоноспинних павуків.