Lalat buah Drosophila busckii dapat mendeteksi dan berkembang pada sumber makanan beracun
Kemampuan untuk menoleransi zat beracun dapat membantu hewan menemukan sumber makanan baru dan berkembang di relung ekologi tertentu. Para peneliti di Max Planck Institute for Chemical Ecology di Jena kini telah menemukan lalat buah Drosophila busckii telah mengembangkan toleransi terhadap senyawa sulfur beracun dimetildisulfida. Meskipun gas ini berbahaya bagi banyak serangga lainnya, Drosophila busckii menggunakan preferensi khusus terhadap senyawa ini untuk mencari makanan dan bertelur. Toleransi terhadap senyawa tersebut diduga disebabkan oleh perubahan kompleks enzim pada lalat yang biasanya dirusak oleh dimetildisulfida pada serangga lain. Drosophila busckii Oleh karena itu, hal ini dapat menjadi model yang berguna untuk mempelajari evolusi resistensi terhadap gas beracun dan menjelaskan adaptasi ekologi.
Lalat buah Drosophila melanogaster dikenal sebagai hama buah, terutama di musim panas. Ini banyak digunakan dalam penelitian dan telah menjadi salah satu model organisme terbaik untuk studi penciuman dan penyakit. Spesies lalat buah lainnya kurang diteliti. Fakta bahwa beberapa di antaranya dapat berkoloni dan bertahan hidup di habitat yang sangat berbeda membuat mereka tak kalah menarik untuk dipelajari.
Sebuah tim peneliti dari Departemen Neuroethology Evolusioner di Institut Max Planck untuk Ekologi Kimia kini mengalihkan perhatiannya pada spesies lalat buah. Drosophila busckii. Sedikit literatur tentang habitat alami Drosophila busckii menunjukkan preferensi terhadap sayuran busuk, yang beracun bagi spesies lain. Berbeda dengan spesies lalat buah lainnya yang telah beradaptasi dengan sumber makanan beracun dengan cara yang sangat regional, Drosophila busckiiDistribusinya di seluruh dunia menjadikannya model yang sangat baik untuk mempelajari mekanisme toleransi terhadap zat beracun. Hal ini juga memberikan kesempatan unik untuk mempelajari adaptasi dan pergeseran evolusioner yang belum sepenuhnya dijelajahi Drosophila subgenus,” kata penulis pertama Venkatesh Pal Mahadevan.
Tujuan tim adalah mengidentifikasi sumber makanan pilihan lalat dan bau spesifik yang menentukan preferensi lalat. Mereka juga ingin memahami mekanisme detoksifikasi yang memungkinkan lalat bertahan hidup di substrat beracun.
Dimetildisulfida sebagai senyawa kunci
Dengan menggunakan kombinasi metode penelitian – mengidentifikasi berbagai zat mudah menguap dalam substrat tanaman yang membusuk, mengukur respons individu sensilla pada antena lalat terhadap bau, dan menguji perilaku lalat terhadap berbagai bau – tim mengidentifikasi senyawa kunci tunggal, dimetildisulfida (DMDS). ). “Senyawa ini bisa dikatakan sebagai faktor kunci dalam kehidupan Drosophila busckii. Lalat ini jelas lebih menyukai substrat yang melepaskan DMDS. Yang sangat luar biasa adalah ia dapat mendeteksi DMDS dengan konsentrasi yang sangat rendah dan menggunakannya sebagai isyarat penciuman untuk bertelur,” jelas Venkatesh Pal Mahadevan.
DMDS adalah senyawa belerang berbau tidak sedap yang tersebar luas di alam dan beracun bagi banyak serangga. Namun, baik larva maupun dewasa Drosophila busckii berkembang secara normal pada makanan yang mengandung senyawa DMDS. Sebaliknya, spesies lalat buah lainnya termasuk Drosophila melanogastertidak dapat bertahan hidup dengan diet yang mengandung DMDS. Toleransi DMDS Drosophila busckii tampaknya merupakan pengecualian di antara kebanyakan orang Drosophila jenis.
Kemampuan Drosophila busckii untuk berkembang di ceruk makanan beracun merupakan keuntungan penting yang memungkinkannya menempati habitat lain Drosophila spesies tidak dapat bertahan hidup. Para peneliti berhipotesis bahwa adaptasi unik ini telah membantu mengurangi persaingan antar spesies Drosophila busckii akses terhadap sumber daya eksklusif.
Kompleks enzim menentukan toleransi DMDS
Efek toksik DMDS biasanya dimediasi oleh kompleks enzim sitokrom c'oksidase (COX). Oleh karena itu, tim Jena menyelidiki apakah perubahan pada kompleks enzim ini bertanggung jawab Drosophila busckii-s ketidakpekaan terhadap DMDS. Studi perbandingan pada tingkat genetik dengan 200 spesies lalat lain dari keluarga Drosophilidae menunjukkan bahwa COX diubah pada Drosophila busckii dan beberapa spesies lainnya. “Hasil percobaan kami dengan spesies lain, yang juga menunjukkan perubahan pada kompleks enzim ini, menunjukkan adanya toleransi terhadap DMDS Drosophila busckii kemungkinan besar didasarkan pada ketidakpekaan sitokrom oksidase mitokondria,” kata Venkatesh Pal Mahadevan.
Dengan adaptasi ekologisnya yang unik terhadap sayuran yang membusuk, Drosophila busckii bukan hanya model ideal untuk mempelajari konsep ekologi penting seperti partisi ceruk dan persaingan. Ini juga merupakan model yang menjanjikan untuk mempelajari toleransi racun. Mekanisme COX juga terlibat dalam pendeteksian gas beracun lainnya seperti karbon monoksida dan sianida. Ini membuat Drosophila busckii sistem yang kuat untuk menjelaskan adaptasi molekuler dan fisiologis terhadap lingkungan beracun.
-Penelitian kami adalah contoh yang sangat baik dalam menggunakan teknik ekologi kimia klasik untuk mengungkap adaptasi evolusioner pada spesies serangga yang belum dijelajahi. Hasil yang menarik menggarisbawahi potensi genus ini Drosophila sebagai alat yang ampuh untuk penelitian lebih lanjut, terutama pada spesies yang menempati relung ekologi yang unik dan beragam,- kata Bill Hansson, Kepala Departemen Neuroethology Evolusioner dan salah satu penulis utama.
Preferensi dan ketahanan terhadap sulfur beracun yang mudah menguap membuka peluang unik di bidang ini Drosophila busckii
