Самцы дрозофил поют серенады с умом

Ученые из Принстонского университета прислушались к тому, что поют самцы плодовых мушек, ухаживая за самками.

Прежде считалось, что песня самцов целиком запрограммирована инстинктом и что любые ее вариации отражают случайные отклонения в передаче нервных сигналов. Но в результате тщательного анализа компонентов песни выяснилось, что эти вариации не случайны и не бессмысленны. Они связаны с поведением самки: самец меняет звучание песни в ответ на движение самки к нему или от него и в зависимости от расстояния до своей избранницы. Ему важно быть услышанным и правильно понятым исходя из обстоятельств и окружающего контекста.

Удивительное исследование, проведенное специалистами из лаборатории Малы Мёрти (The Murthy Lab) Принстонского университета, посвящено любовному общению дрозофил — точнее, тому, что лежит за пределами инстинктивных стереотипов ухаживания самок и самцов.

У дрозофил весь ритуал ухаживания строго определен: самец и самка должны проделать согласованную последовательность действий (ее можно пронаблюдать здесь). И если самец по ходу дела приглянется самке, то ему повезет и ухаживание закончится копуляцией. Необходимым элементом ритуала ухаживания у плодовых мушек является призывная песня самца. Чтобы спеть, как следует, ему нужно отвести крылышко и произвести им определенную серию вибраций. Эта песня состоит из импульсных и синусоидальных компонентов, которые чередуются и имеют характерный для каждого вида узор.

Вверху: запись сигнала ухаживания самца Drosophila melanogaster. Он начинается с синусоидального компонента, затем звучит серия импульсов. Эту стандартную репризу самец исполняет несколько раз, но момент перехода от импульса к синусу и обратно считался непредсказуемым. Из статьи J. D. Levine et al., 2002. Signal analysis of behavioral and molecular cycles
Внизу: пример призывной песни самца. Из обсуждаемой статьи в Nature

Предполагалось, что песня самца целиком и полностью инстинктивна, детерминирована на генетическом уровне. А длительность звучания импульсов и синусов считалась более или менее случайной: она могла, например, отражать помехи в передаче нервных сигналов. Чего же еще ждать от глупых мух?

Но мухи оказались не так «глупы», стоило лишь постараться их понять. Но как понять муху? Она же не сообщит на эсперанто, что происходит в ее мушиной душе. Ученые предположили, что отклонения в песне самца не случайны, а могут означать реакцию на какие-то важные внешние стимулы. Они решили сопоставить эти отклонения с движениями самки и самого самца во время ухаживания. Для этого они сконструировали специальную камеру, которая отслеживала траекторию движения обоих участников, параллельно записывая звуки (см. видео). И провели таким образом около 100 000(!) записей.

Данное исследование интересно с нескольких точек зрения.

Во-первых, оно показывает, что ритуал ухаживания у мух контролируется не только «слепым» инстинктом. Самцы мушек живо реагируют на ситуацию, меняя свою песенную стратегию. Если самец замечает благожелательный сигнал со стороны самки, то у него звучит один рефрен, если он видит, что дело плохо — то переключается на другой способ уговоров; если же самка демонстрирует безоговорочную неподатливость, то он быстро остывает и прекращает песню. Всё разумно, даже с человеческих позиций.

Во-вторых, мы видим, что пристальное внимание к объекту, остроумный эксперимент и адекватный статистический анализ приводят буквально к фантастическому результату — позволяют вникнуть в смысл мушиных переговоров. Пусть пока мы разобрали только две мушиных «фразы» и только в определенном контексте, но ведь и это чудо.

Источники:
1) P. Coen, J. Clemens, A. J. Weinstein, D. A. Pacheco, Yi Deng & M. Murthy. Dynamic sensory cues shape song structure in Drosophila // Nature. 2014. V. 507. P. 233–237.
2) B. P. ?leczky. Ordered randomness in fly love songs // Nature. 2014. V. 507. P. 177–178. (Синопсис данной статьи, один из лучших в этом жанре.)