Морфология личинок мух-береговушек Ephydra riparia и Paracoenia fumosa (Diptera: Ephydridae) и адаптация двукрылых к повышенной солености

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Личинки многих видов мух-береговушек (сем. Ephydridae) адаптированы к жизни в воде с высокой, а иногда экстремально высокой соленостью. О морфологических и физиологических основах такой адаптации известно немного. В настоящем исследовании описаны детали морфологии личинок 3-го возраста двух видов мух-береговушек Ephydra riparia и Paracoenia fumosa (сем. Ephydridae) и приведены их изображения, полученные с помощью сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). С помощью окрашивания нитратом серебра и СЭМ удалось впервые показать наличие у личинок обоих изучаемых видов анальных органов (АО) – специализированных структур, выполняющих осморегуляторную функцию и отвечающих за транспорт ионов из окружающей среды в гемолимфу личинки (но не в обратном направлении). Проведено сравнение морфологии личинок изученных видов с другими видами мух-береговушек из родов Ephydra, Paracoenia, Hydrellia, Coenia, а также с личинками модельного вида Drosophila melanogaster (сем. Drosophilidae). Особое внимание уделено морфологии АО, которые, по-видимому, вносят вклад в адаптацию личинок к повышенной солености. У экстремально галофильных эфидрид АО либо вовсе отсутствуют, либо развиты слабо, в то время как у умеренно галофильных эфидрид сильнее развиты признаки, связанные с проницаемостью кутикулы АО и активным транспортом ионов. У пресноводных эфидрид эти признаки получают наибольшее развитие. Активность АО может варьировать за счет формы и площади АО, гладкости или сморщенности кутикулы и наличия наноямок на ней. Обнаруженная изменчивость, вероятно, является адаптивной, поскольку при высокой окружающей солености как проницаемость кутикулы АО, так и активный транспорт ионов из окружающей среды становятся менее полезными или даже вредными.

Об авторах

Е. Ю. Яковлева

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: e.u.yakovleva@gmail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

Е. Б. Наймарк

Палеонтологический институт им. А.А. Борисяка РАН

Email: e.u.yakovleva@gmail.com
Россия, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 123

Д. Д. Сивунова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: e.u.yakovleva@gmail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1

М. Г. Кривошеина

Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН

Email: e.u.yakovleva@gmail.com
Россия, 119071, Москва, Ленинский просп., 33

А. В. Марков

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
; Палеонтологический институт им. А.А. Борисяка РАН

Email: e.u.yakovleva@gmail.com
Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, 1; Россия, 117997, Москва, ул. Профсоюзная, 123

Список литературы

  1. Горшкова А.А., Фетисова Е.С., Яковлева Е.Ю., Наймарк Е.Б., Марков А.В., 2018. Влияние пространственной гетерогенности среды на адаптацию Drosophila melanogaster к неблагоприятным кормовым субстратам: результаты эволюционного эксперимента // Журн. общ. биологии. Т. 79. № 1. С. 3–17.
  2. Кривошеина М.Г., 2005. Строение и роль анальных папилл личинок двукрылых (Diptera) // Зоол. журн. Т. 84. № 2. С. 207–217.
  3. Aldrich J.M., 1912. The biology of some Western species of the dipterous genus Ephydra // J. N. Y. Entomol. Soc. V. 20. № 2. P. 77–99.
  4. Aldrich J.M., 1918. The kelp-flies of North America (genus Fucellia, family Anthomyidae) // Proc. Calif. Acad. Sci. V. 8. № 5. P. 157–179.
  5. Apostolopoulou A.A., Rist A., Thum A.S., 2015. Taste processing in Drosophila larvae // Front. Integr. Neurosci. V. 9. Art. 50. https://doi.org/10.3389/fnint.2015.00050
  6. Arbuthnott D., Rundle H.D., 2014. Misalignment of natural and sexual selection among divergently adapted Drosophila melanogaster populations // Anim. Behav. V. 87. P. 45–51.
  7. Beyer A., 1939. Morphologische, ökologische and physiologische Studien an den Larven der Fliegen // Kieler Meeresforschungen. Bd. 3. S. 265–320.
  8. Cash-Clark C.E., Bradley T.J., 1994. External morphology of the larvae of Ephydra (Hydropyrus) hians (Diptera: Ephydridae) // J. Morphol. V. 219. P. 309–318.
  9. Courtney G.W., Pape T., Skevington J.H., Sinclair B.J., 2017. Biodiversity of Diptera // Insect Biodiversity: Science and Society / Eds Foottit R.G., Adler P.H. Chichester: John Wiley & Sons. P. 229–278.
  10. Deonier D.L., 1971. A Systematic and Ecological Study of Nearctic Hydrellia (Diptera: Ephydridae). Washington: Smithsonian Inst. Press. 147 p.
  11. Dmitrieva A.S., Ivnitsky S.B., Markov A.V., 2017. Adaptation of Drosophila melanogaster to unfavourable feed substrate is accompanied by expansion of trophic niche // Biol. Bull. Rev. V. 7. № 5. P. 369–379.
  12. Dmitrieva A.S., Ivnitsky S.B., Maksimova I.A., Panchenko P.L., Kachalkin A.V., Markov A.V., 2019. Yeasts affect tolerance of Drosophila melanogaster to food substrate with high NaCl concentration // PLoS One. V. 14. № 11. Art. e0224811. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0224811
  13. Dobson T., 1976. Seaweed flies (Diptera: Coelopidae, etc.) // Marine Insects / Ed. Cheng L. Oxford: North Holland Publishing Company; N.Y.: Elsevier. P. 447–464.
  14. Durham B., Grodowitz M.J., 2012. The anal plates of larval Hydrellia pakistanae (Diptera: Ephydridae) // Florida Entomol. V. 95. № 1. P. 82–88.
  15. Foote B.A., 1990. Biology and immature stages of Coenia curvicauda (Diptera: Ephydridae) // J. N. Y. Entomol. Soc. V. 98. № 1. P. 93–102.
  16. Gloor H., Chen P.S., 1950. Uber ein Analorgan bei Drosophila-larven // Rev. Suisse Zool. V. 57. P. 571–576.
  17. Herbst D.B., 1988. Comparative population ecology of Ephydra hians Say (Diptera: Epbydridae) at Mono Lake (California) and Abert Lake (Oregon) // Hydrobiology. V. 158. P. 145–166.
  18. Jarial M.S., 1987. Ultrastructure of the anal organ of Drosophila larva with reference to ion transport // Tissue Cell. V. 19. № 4. P. 559–575.
  19. Kadavy D.R., Plantz B., Shaw C.A., Myatt J., Kokjohn T.A., Nickerson K.W., 1999. Microbiology of the oil fly, Helaeomyia petrolei // Appl. Environ. Microbiol. V. 65. № 4. P. 1477–1482. https://doi.org/10.1128/AEM.65.4.1477-1482.1999
  20. Krivosheina M.G., 2003. To the biology of flies of the genus Ephydra Fallén, 1810, with the description of larvae of seven Palaearctic species (Diptera: Ephydridae) // Russ. Entomol. V. 12. № 1. P. 79–86.
  21. Markov A.V., Ivnitsky S.B., Kornilova M.B., Naimark E.B., Shirokova N.G., Perfilieva K.S., 2015. Maternal effect masks the adaptation to adverse conditions and hampers divergence in Drosophila melanogaster // Biol. Bull. Rev. V. 6. P. 429–435. https://doi.org/10.1134/s2079086416050054
  22. Mathis W.N., Zatwarnicki T., 1995. World Catalog of Shore Flies (Diptera: Ephydridae) // Memoires of Entomology, International. V. 4. P. 1–423.
  23. McAlpine D.K., 1991. Relationships of the genus Heterocheila (Diptera: Sciomyzoidea) with description of a new family // Tijdschr. Entomol. V. 134. P. 193–199.
  24. Pape T., Blagoderov V., Mostovski M.B., 2011. Order Diptera Linnaeus, 1758 // Animal biodiversity: An outline of higher-level classification and survey of taxonomic richness (Zootaxa 3148) / Ed. Zhang Z.-Q. Auckland: Magnolia Press. P. 222–229.
  25. Schneeberg K., Bauernfeind R., Pohl H., 2017. Comparison of cleaning methods for delicate insect specimens for scanning electron microscopy // Microsc. Res. Tech. V. 80. № 11. P. 1199–1204. https://doi.org/10.1002/jemt.22917
  26. Skidmore P., 1985. The Biology of the Muscidae of the World. Dordrecht: Springer. 550 p.
  27. Stergiopoulos K., Cabrero P., Davies S.A., Dow J.A., 2009. Salty dog, an SLC5 symporter, modulates Drosophila response to salt stress // Physiol. Genomics. V. 37. № 1. P. 1–11. https://doi.org/10.1152/physiolgenomics.90360.2008
  28. Stoffolano J.G., 1970. The anal organ of larvae of Musca autumnalis, M. domestica, and Orthellia caesarion (Diptera, Muscidae) // Ann. Entomol. Soc. Am. V. 63. P. 1647–1654.
  29. Te Velde J.H., Molthoff C.F.M., Scharloo W., 1988. The function of anal papillae in salt adaptation of Drosophila melanogaster larvae // J. Evol. Biol. V. 2. P. 139–153.
  30. Thorpe W.H., 1930. The biology of the petroleum fly (Psilopa petrolii, COQ) // Trans. R. Entomol. Soc. Lond. V. 78. № 2. P. 331–344. https://doi.org/10.1111/j.1365-2311.1930.tb00391.x
  31. Vikhrev N.E., 2020. Lispe (Diptera, Muscidae) of the Palaearctic region // Amurian Zool. J. V. 13. № 2. P. 158–188. https://www.doi.org/10.33910/2686-9519-2020-12-2-158-188
  32. Vikhrev N.E., 2021. Lispe (Diptera, Muscidae) of Africa // Amurian Zool. J. V. 13. № 3. P. 369–400. https://www.doi.org/10.33910/2686-9519-2021-13-3-369-400
  33. Waddington C.H., 1959. Canalization of development and genetic assimilation of acquired characters // Nature. V. 183. P. 1654–1655.
  34. Wigglesworth V.B., 1933. The effect of salts on the anal gills of the mosquito larva // J. Exp. Biol. V. 10. № 1. P. 1–15.
  35. Wipfler B., Schneeberg K., Löffler A., Hünefeld F., Meier R., Beutel R.G., 2013. The skeletomuscular system of the larva of Drosophila melanogaster (Drosophilidae, Diptera) – A contribution to the morphology of a model organism // Arthropod Struct. Dev. V. 42. № 1. P. 47–68. https://doi.org/10.1016/j.asd.2012.09.005
  36. Zack R.S., 1983. Biology and immature stages of Paracoenia bisetosa (Coquillett) (Diptera: Ephydridae) // Ann. Entomol. Soc. Am. V. 76. № 3. P. 487–497. https://doi.org/10.1093/aesa/76.3.487
  37. Zinchenko T.D., Golovatyuk L.V., Abrosimova E.V., Popchenko T.V., 2017. Macrozoobenthos in saline rivers in the Lake Elton basin: Spatial and temporal dynamics // Inland Water Biol. V. 10. № 4. P. 384–398. https://doi.org/10.1134/S1995082917040125

© 2023, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах