ผลไม้แอปเปิล

ประมาณ 180 ปีที่แล้ว แมลงวันผลไม้ฮอว์ธอร์นบางตัวในชายฝั่งตะวันออกของอเมริกาเหนือได้กลิ่นผลไม้บนต้นแอปเปิ้ล ซึ่งเป็นการนำเข้าจากยุโรปเมื่อไม่นานมานี้ และพบว่าพวกมันมีเสน่ห์ วันนี้ เกือบ 2 ศตวรรษต่อมา แมลงวันได้พัฒนาเป็น 'เผ่า' ที่แตกต่างกันสองเผ่า ชนเผ่าหนึ่งเรียกว่า Hawthorn flies ชอบใช้ผล Hawthorn พื้นเมืองของอเมริกาเหนือเพื่อวางไข่ ในขณะที่อีกเผ่าหนึ่งเรียกว่าแมลงวันแอปเปิ้ลโจมตีพืชผลของแอปเปิ้ลที่เลี้ยงในบ้าน ปัจจุบันแมลงวันแอปเปิลเป็นหนึ่งในสัตว์รบกวนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อการผลิตแอปเปิลในอเมริกาตะวันออกเฉียงเหนือและแคนาดา แต่การแตกแยกระหว่างแมลงวันผลไม้เหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? นักวิทยาศาสตร์จาก University of Notre Dame สหรัฐอเมริกา และ National Center for Biological Sciences (NCBS) บังกาลอร์ ได้ให้เงื่อนงำว่าความแตกต่างนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร การศึกษาของพวกเขาบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการเชื่อมต่อของสองช่องทางในสมอง - ช่องทางหนึ่งสำหรับตรวจจับกลิ่นฮอว์ ธ อร์นและอีกช่องทางหนึ่งสำหรับกลิ่นแอปเปิ้ล - อาจเป็นสาเหตุหลักสำหรับการเปลี่ยนผลไม้เจ้าบ้าน แมลงวัน Hawthorn และแมลงวันแอปเปิ้ลถือเป็นสองเผ่าพันธุ์ของ Rhagoletis pomonella ที่ซับซ้อน แมลงวันเป็นตัวอย่างตำราสำหรับกระบวนการ sympatric speciation ซึ่งเป็นกระบวนการที่สายพันธุ์ใหม่วิวัฒนาการในภูมิภาคทางภูมิศาสตร์เดียวกันจากสายพันธุ์ที่มีบรรพบุรุษร่วมกัน แมลงวันสองสายพันธุ์แยกประชากรออกจากกันโดยอิงตามผลไม้ที่เป็นที่ต้องการ ซึ่งพวกมันตรวจจับได้จากการดมกลิ่น แมลงวัน แอปเปิล ชอบกลิ่นแอปเปิ้ล ในขณะที่แมลงวันฮอว์ธอร์นชอบกลิ่นผลไม้ฮอว์ธอร์น "การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมสามารถนำไปสู่วิวัฒนาการของสายพันธุ์ใหม่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพฤติกรรมเหล่านี้มีอิทธิพลต่อการเลือกถิ่นที่อยู่ แต่ฐานของระบบประสาทสำหรับการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด" แชนนอน โอลส์สัน หัวหน้าห้องปฏิบัติการด้านนิเวศวิทยาเคมีที่ NCBS กล่าวและมีส่วนร่วมใน การศึกษาครั้งนี้ ปัจจัยสำคัญที่จำกัดความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับวิวัฒนาการของเผ่าพันธุ์เหล่านี้คือการไม่สามารถศึกษาระบบประสาทของพวกมันได้อย่างใกล้ชิด นับเป็นครั้งแรกที่นักวิจัยในการศึกษาครั้งนี้ได้ตรวจสอบความแตกต่างในระดับประสาทสัมผัสระหว่างประชากรสองกลุ่มในกระบวนการแยกความแตกต่างออกเป็นสปีชีส์ที่แตกต่างกัน เพื่อให้ได้มุมมองทางประสาทสัมผัสว่าความชื่นชอบแอปเปิ้ลและผลฮอว์ธอร์นแตกต่างกันอย่างไรเกิดขึ้นในแมลงวันเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จึงเริ่มด้วยการตรวจสอบว่าเซลล์ประสาทบนหนวดของแมลงวันแอปเปิลและฮอว์ธอร์นมีปฏิกิริยาอย่างไรต่อกลิ่นของผลไม้ต่างๆ ทีมงานระบุเซลล์ประสาท 28 ชั้นที่เรียกว่า Olfactory Sensory Neurons หรือ OSN ที่ตอบสนองต่อกลิ่นต่างๆ ในชุดนี้มีชุด OSN ขนาดเล็กที่ตอบสนองต่อสารเคมีหลักจากแอปเปิ้ลและผลฮอว์ธอร์น การศึกษาก่อนหน้านี้ระบุว่าสารเคมี 2 ชนิด ได้แก่ บิวทิล เฮกซาโนเอตในกลิ่นแอปเปิ้ล และ 3-เมทิล-1-บิวทานอลในกลิ่นผลไม้ฮอว์ธอร์น มีความสำคัญที่สุดในการดึงดูดแมลงวันแอปเปิลและฮอว์ธอร์นตามลำดับ ในขณะที่ทดสอบชุดย่อยของเซลล์ประสาทที่มีขนาดเล็กลงด้วยสารเคมีเหล่านี้ นักวิจัยพบรูปแบบที่น่าตกใจ OSN เพียงสองคู่ที่อยู่ในบริเวณเดียวกันของเสาอากาศแมลงวัน อาจเป็นสาเหตุที่ทำให้แมลงวันแอปเปิลและฮอว์ธอร์นชื่นชอบเป็นพิเศษ ผลการศึกษานี้ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารProceedings of the Royal Society Bเสนอว่า สวิตช์เล็กๆ ในการเดินสายของสองช่องสัญญาณในสมอง หนึ่งรหัสสำหรับตรวจจับกลิ่นฮอว์ธอร์น และอีกอันสำหรับแอปเปิ้ล อาจสร้าง การเปลี่ยนแปลงความชอบผลไม้เจ้าบ้าน การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมที่พึงใจนี้ทำให้เกิดจุดเริ่มต้นของการเก็งกำไรโดยแยกแมลงวันแอปเปิ้ลและแมลงวันฮอว์ธอร์นเป็นประชากรที่แยกจากกัน Olsson กล่าวว่า "งานของเรามีความหมายโดยนัยว่า แม้แต่พฤติกรรมที่ซับซ้อน เช่น การเลือกโฮสต์ การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในระบบประสาทสามารถมีผลกระทบอย่างมากต่อสปีชีส์ แม้กระทั่งในช่วงเวลาของการวิวัฒนาการ" Olsson กล่าว "การค้นพบนี้มีความหมายเกินกว่าวิวัฒนาการสำหรับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างสมอง พฤติกรรม และนิเวศวิทยาของสัตว์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของการตอบสนองของสายพันธุ์พื้นเมืองต่อสายพันธุ์ต่างถิ่นที่เข้ามา ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่สำหรับเราในอินเดีย " เธอกล่าวเสริม