МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ АСИММЕТРИЯ АНТЕНН И ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ АСИММЕТРИИ ПРИ ГРУМИНГЕ У ТАРАКАНА PERIPLANETA AMERICANA L.
- Авторы: Жуковская М.И.1, Новикова Е.С.1
-
Учреждения:
- Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
- Выпуск: Том 59, № 2 (2023)
- Страницы: 112-120
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://journals.rcsi.science/0044-4529/article/view/136688
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0044452923020079
- EDN: https://elibrary.ru/BITHCD
- ID: 136688
Цитировать
Аннотация
Для многих форм поведения животных характерна функциональная асимметрия, или латерализация поведенческих реакций, которая может быть обусловлена наличием морфологической асимметрии тела и/или мозга. Чтобы проверить гипотезу о связи функциональной асимметрии груминга с морфологической асимметрией антенн, измеряли длину антенн американского таракана Periplaneta americana, диаметр скапуса, диаметр и длину педицеллума и сегментов флагеллума и анализировали изменения в поведении тараканов при предъявлении компонента полового феромона, перипланона Б. Полученные данные свидетельствуют о статистически значимых различиях в морфологии антенн: длина сегментов больше на левой антенне, а ширина – на правой, за исключением короткого участка вблизи основания. Корреляционный анализ позволил выявить следующие закономерности: более длинная правая антенна соответствует большему времени, затраченному на ее чистку; диаметр скапуса, больший на правой антенне, коррелирует с частотой чисток антенн, асимметрия сегментов флагеллума не влияет на асимметрию чисток. Предъявление полового феромона в надпороговой дозе увеличивало асимметрию груминга антенн, при этом асимметрия для чисток ног в целом не менялась. Таким образом, асимметрия груминга антенн, возникающая, по крайней мере, отчасти, вследствие морфологической асимметрии, существенно изменяется в присутствии биологически важного обонятельного стимула – полового феромона.
Ключевые слова
Об авторах
М. И. Жуковская
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
Email: os_sacrum@list.ru
Россия, Санкт-Петербург
Е. С. Новикова
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: os_sacrum@list.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Weissburg M (1991) Morphological correlates of male claw asymmetry in the fiddler crab Uca pugnax (Smith)(Decapoda, Brachyura). Crustaceana 61 (1): 11–20. https://doi.org/10.1163/156854091X00461
- Hart NS, Partridge JC, Cuthill IC (2000) Retinal asymmetry in birds. Curr Biol 10 (2): 115–117. https://doi.org/10.1016/S0960-9822(00)00297-9
- Tobo S, Takeuchi Y, Hori M (2012) Morphological asymmetry and behavioral laterality in the crayfish, Procambarus clarkii. Ecol Res 27 (1): 53–59. https://doi.org/10.1007/s11284-011-0867-7
- Malashichev YB (2006) One-sided limb preference is linked to alternating-limb locomotion in anuran amphibians. J Comp Psychol 120 (4): 401. https://doi.org/10.1037/0735-7036.120.4.401
- Palmer AR (2009) Animal asymmetry. Curr Biol 19 (12): R473–R477. https://doi.org/10.1016/j.cub.2009.04.006
- Удалова ГП, Карась АЯ, Жуковская МИ (1990) Асимметрия направления движения у гаммарусов (Gammarus oceanicus) в тесте открытого поля. Журн высш нервн деят 40 (1): 93–101. [Udalova GP, Karas’ AY, Zhukovskaya MI (1990) Asymmetry of the direction of movement in gammarus (Gammarus oceanicus) in the open field test. Zhurn Vyssh Nervn Deyat Im IP Pavlova 40 (1): 93–101. (In Russ)].
- Удалова ГП, Жуковская МИ, Карась АЯ (1992) Пространственно-моторная асимметрия у муравьев при множественных переделках лабиринтного навыка. Вестник СПбГУ 3 (1): 67–75. [Udalova GP, Zhukovskaya MI, Karas AY (1992) Spatial-motor asymmetry in ants with multiple modifications of the labyrinth skill. Vestnik SPbGU 3 (1): 67–75. (In Russ)].
- Мороз KO (2010) Функціональна асиметрія нервової системи безхребетних на прикладі просторової орієнтації твердокрилих триби tentyriini. Вісник Дніпропетровського університету. Біологія Екологія Вип 18 (2): 39–45. [Moroz KO (2010) Functional asymmetry of invertebrates’ nervous system on the example of spatial orientation of the Tentyriini tribe beetles. Biosystems Diversity 18 (2): 39–45. (In Ukr)].
- Niven JE, Frasnelli E (2018) Insights into the evolution of lateralization from the insects. Progress Brain Res 238: 3–31. https://doi.org/10.1016/bs.pbr.2018.06.001
- Kostylev MA, Malashichev YB (2007) Correlation of the shoulder girdle asymmetry with the limb skeleton asymmetry in Xenopus laevis. Dokl Biol Sci Springer Nature BV 416 (1): 374. https://doi.org/10.1134/S0012496607050146
- Frasnelli E, Anfora G, Trona F, Tessarolo F, Vallortigara G (2010) Morphofunctional asymmetry of the olfactory receptors of the honeybee (Apis mellifera). Behav Brain Res 209: 221–225. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2010.01.046
- Frasnelli E, Vallortigara G, Rogers LJ (2010) Response competition associated with right-left antennal asymmetries of new and old olfactory memory traces in honeybees. Behav Brain Res 209: 36–41. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2010.01.014
- Sreng L (2003) Sensory asymmetries in the olfactory system underlie sexual pheromone communication in the cockroach Nauphoeta cinerea. Neurosci Lett 351: 141–144. https://doi.org/10.1016/S0304-3940(03)00909-1
- Møller AP, Swaddle JP (1997) Asymmetry, developmental stability and evolution. Oxford Univ Press. UK.
- Vallortigara G (2000) Comparative neuropsychology of the dual brain: a stroll through animals’ left and right perceptual worlds. Brain and Language 73: 189–219. https://doi.org/10.1006/brln.2000.2303
- Güntürkün O, Diekamp B, Manns M, Nottelmann F, Prior H, Schwarz A, Skiba M (2000) Asymmetry pays: visual lateralization improves discrimination success in pigeons. Curr Biol 10 (17): 1079–1081. https://doi.org/10.1016/S0960-9822(00)00671-0
- Toki W, Togashi K (2011) Exaggerated asymmetric head morphology of female Doubledaya bucculenta (Coleoptera: Erotylidae: Languriinae) and ovipositional preference for bamboo internodes. Zool Sci 28 (5): 348–354. https://doi.org/10.2108/zsj.28.348
- Frasnelli E (2017) Lateralization in Invertebrates. In Lateralized Brain Functions. Humana Press, New York. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-6725-4_6
- Zakharov VM (2001) Ontogeny and population: Developmental stability and population variation. Russ J Ecol 32 (3): 146–150. https://doi.org/10.1023/A:1011397725175
- Zakharov VM, Trofimov IE (2014) Homeostatic mechanisms of biological systems: Development homeostasis. Russ J Dev Biol 45 (3): 105–116. https://doi.org/10.1134/S1062360414030096
- Lychakov DV (2013) Behavioral lateralization and otolith asymmetry. J Evol Biochem Physiol 49: 441–456. https://doi.org/10.1134/S0022093013040099
- Trubyanov AB, Glotov NV (2010) Fluctuating asymmetry: Trait variation and the left-right correlation. Dokl Biol Sci Springer Nature BV 431 (1): 103. https://doi.org/10.1134/S0012496610020092
- Schafer R, Sanchez TV (1973) Antennal sensory system of the cockroach, Periplaneta americana: Postembryonic development and morphology of the sense organs. J Comp Neurol 149: 335–353. https://doi.org/10.1002/cne.901490304
- Toh Y (1981) Fine structure of sense organs on the antennal pedicel and scape of the male cockroach, Periplaneta americana. J Ultrastruct Res 77 (2):119–132. https://doi.org/10.1016/S0022-5320(81)80036-6
- Baba Y, Comer CM (2008) Antennal motor system of the cockroach, Periplaneta americana. Cell Tissue Res 331: 751–762. https://doi.org/10.1007/s00441-007-0545-9
- Böröczky K, Wada-Katsumata A, Batchelor D, Zhukovskaya M, Schal C (2013). Insects groom their antennae to enhance olfactory acuity. Proc Natl Acad Sci U S A 110 (9): 3615–3620. https://doi.org/10.1073/pnas.121246611
- Жуковская МИ (2011) Одорантзависимые изменения поверхностных кутикулярных выделений на антенне таракана Periplaneta americana. Сенс сист 25 (1): 78–86. [Zhukovskaya MI (2011) Odorant-dependent changes in surface cuticular secretions on the antennae of the cockroach Periplaneta americana. Sens syst 25 (1): 78–86. (In Russ)].
- Zhukovskaya MI (2014) Grooming behavior in American cockroach is affected by novelty and odor. Scientific World J 2014: 329514. https://doi.org/10.1155/2014/329514
- Жуковская МИ, Лычаков ДВ (2014) Асимметрия груминга антенн тараканов Periplaneta americana. Рос физиол журнал им ИМ Сеченова 100 (7): 829–840. [Zhukovskaya MI, Lychakov DV (2014) Asymmetry of antennal grooming in the cockroach (Periplaneta americana). Russ J Physiol 100 (7): 829–840. (in Russ)].
- Novikova ES, Zhukovskaya MI (2015) Octopamine, the insect stress hormone, alters grooming pattern in the cockroach Periplaneta americana. J Evol Biochem Physiol 51 (2): 160. https://doi.org/10.1134/S0022093015020118
- Martinez AS, Hardie J (2009) Hygroreception in olfactometer studies. Physiol Entomol 34 (3): 211–216. https://doi.org/10.1111/j.1365-3032.2009.00675.x
- Капицкий СB, Жуковская MИ (1994) Поведенческие ответы самцов таракана Periplaneta americana на структурные аналоги полового феромона. Журн эволюц биохим физиол 30 (4): 558–566. [Kapitsky SV, Zhukovskaya MI (1994) Behaviour of male American cockroaches as a response to structural analogs of the sex pheromone. J Evol Biochem Physiol 30: 558–566. (In Russ)].
- De Souza AR, Ribeiro B, José N, Prezoto F (2012) Paint marking social wasps: an evaluation of behavioural effects and toxicity. Entomol Exp Appl 144: 244–247. https://doi.org/10.1111/j.1570-7458.2012.01285.x
- Zhukovskaya MI, Kapitsky SV (2006) Activity modulation in cockroach sensillum: the role of octopamine. J Insect Physiol 52 (1): 76–86. https://doi.org/10.1016/j.jinsphys.2005.09.005
- Гавриков ДЕ (2012) Анализ асимметрии в природной популяции Drosophila melanogaster. Изд-во Вост-сиб гос академии образ, Иркутск. [Gavrikov DE (2012) Analysis of asymmetry in the natural population of Drosophila melanogaster. Izd-vo Vost-sib gos akademii obraz, Irkutsk. (In Russ)].
- Zakharov VM, Shadrina EG, Trofimov IE (2020) Fluctuating Asymmetry, Developmental Noise and Developmental Stability: Future Prospects for the Population Developmental Biology Approach. Symmetry 12: 1376. https://doi.org/10.3390/sym1208137
- Bell ATA, Niven JE (2016) Strength of forelimb lateralization predicts motor errors in an insect. Biol Lett 12: 20160547. https://doi.org/10.1098/rsbl.2016.0547
- Cooper R, Nudo N, Gonzales JM, Vinson SB, Liang H (2011) Side-dominance of Periplaneta americana persists through antenna amputation. J Insect Behav 24 (3): 175–185. https://doi.org/10.1007/s10905-010-9246-4
- Letzkus P, Ribi WA, Wood JT, Zhu H, Zhang SW, Srinivasan MV (2006) Lateralization of olfaction in the honeybee Apis mellifera. Curr Biol 16 (14): 1471–1476. https://doi.org/10.1016/j.cub.2006.05.060
- Hunt ER, Dornan C, Sendova-Franks AB, Franks NR (2018) Asymmetric ommatidia count and behavioural lateralization in the ant Temnothorax albipennis. Sci Rep 8 (1): 1–11. https://doi.org/10.1038/s41598-018-23652-4
- Knebel D, Rigosi E (2021) Temporal and structural neural asymmetries in insects. Cur Opin Insect Sci 48: 72–78. https://doi.org/10.1016/j.cois.2021.10.002
- Pascual A, Huang K-L, Neveu J, Preat T (2004) Brain asymmetry and long-term memory. Nature 427: 605–606. https://doi.org/10.1038/427605a
- Wolff T, Rubin GM (2018) Neuroarchitecture of the Drosophila central complex: A catalog of nodulus and asymmetrical body neurons and a revision of the protocerebral bridge catalog. J Comp Neurol 526 (16): 2585–2611. https://doi.org/10.1002/cne.24512
- Phillips-Portillo J, Strausfeld NJ (2012) Representation of the brain’s superior protocerebrum of the flesh fly, Neobellieria bullata, in the central body. J Comp Neurol 520 (14): 3070–3087. https://doi.org/10.1002/cne.23094
- Polilov AA (2015) Small is beautiful: features of the smallest insects and limits to miniaturization. Annu Rev Entomol 60: 103–121. https://doi.org/10.1146/annurev-ento-010814-020924
- Polilov AA (2016) Features of the structure of Hymenoptera associated with miniaturization: 1. Anatomy of the fairyfly Anaphes flavipes (Hymenoptera, Mymaridae). Entomol Rev 96 (4): 407–418. https://doi.org/10.1134/S0013873816040035
- Швецов АВ, Лопатина НГ (2015) Молекулярно-генетическая основа латерализации долговременной памяти у медоносной пчелы Apis mellifera L. Асимметрия 9 (4): 18–25. [Shvetsov AV, Lopatina NG. (2015) Molecular genetic basis of long-term memory lateralization in the honeybee Apis mellifera L. J Asymmetry 9 (4): 18–25. (In Russ)]. https://doi.org/10.18454/ASY.2015.34.733
- Strunov A, Schneider DI, Albertson R, Miller WJ (2017) Restricted distribution and lateralization of mutualistic Wolbachia in the Drosophila brain. Cell Microbiol 19 (1): e12639. https://doi.org/10.1111/cmi.12639
- Фокин ВФ, Пономарева НВ (2004) Динамические характеристики функциональной межполушарной асимметрии. Функц межполуш асимм 17: 349. [Fokin VF, Ponomareva NV (2004) Dynamic characteristics of functional interhemispheric asymmetry. Funkc Mezhpolush Asimm 17: 349. (In Russ)].
- Zhukovskaya MI (2008) Selective regulation of sensitivity to odours of different behavioural significance in the American cockroach, Periplaneta americana. Physiol Entomol 33 (2): 162–166. https://doi.org/10.1111/j.1365-3032.2008.00615.x