Введение

Семейство диптерных насекомых с антеннами, расположенными на глазных стеблях. Мухи-кошачьи - насекомые из семейства мух Диопсиды. Семейство отличается от большинства других мух большинством членов семьи, обладающих "глазными стеблями": выступами со стороны головы с глазами в конце. Некоторые виды мух из других семейств, таких как Drosophilidae, Platystomatidae, Richardiidae и Tephritidae, имеют похожие головы, но уникальный характер Diopsidae заключается в том, что их антенны расположены на стебле, а не в середине головы, как у всех других мух. У всех представителей подсемейства Диопсины присутствуют завязанные глаза, но отсутствуют у Centrioncinae, у которых сохранились незавязанные глаза, похожие на глаза других мух. Обычно у женщин глаза с стеблями имеют половую диморфию, но у женщин они короче. Мухи с косоглазыми стеблями достигают длины до сантиметра и питаются как гниющими растениями, так и животными. Их уникальная морфология вдохновила исследования того, как атрибут мог возникнуть благодаря силам полового отбора и естественного отбора. Исследования поведения диопсид дают важные сведения о развитии половой орнаментации, генетических факторах, которые поддерживают такую морфологическую особенность, половом отборе и принципе инвалидности.

Распространение и среда обитания

Известно более 100 видов диопсидов, наибольшее разнообразие которых встречается в тропиках Старого Света. Они распространены по всему региону, причем самые известные виды происходят из Юго-Восточной Азии и Южной Африки. Также были описаны два вида в Северной Америке, а недавно в Венгрии был обнаружен европейский вид. Взрослые диопсиды обычно встречаются на низменной растительности в влажных районах, часто возле ручьев и рек, где они питаются грибами и бактериями, которые они выкапывают из гниющей растительности. Личинки являются сапрофагами или фитофагами, питаясь гниющими и свежими растительными веществами. Diopsis macrophthalma Dalman, 1817, является вредителем риса и сорго в тропической Африке. Особая морфология мух с косоглазыми стеблями позволяет легко идентифицировать их окаменелости (например, в янтаре); один из ископаемых родов - Prosphyracephala, известный из балтийского янтаря эоценового возраста. Этот род имеет запряженные глаза и является самым ранним членом дивергентов. Задняя часть метаторакса мухи, или скутелл, имеет пару толстых проходов, а часто латеротергит (один из ряда боковых фланцев) постнотума (небольшой спинной склерит на груди насекомого позади нотума) имеет купол, похожий на опухоль или позвоночник, похожий на процесс. Передняя бедренная кость ног толстая, с вентральными шипами. Взрослые самцы потеряли тергиты семь и восемь, а седьмой стернит образует полную вентральную полосу. Довольно примечательной особенностью мух с глазными стеблями является их способность, вскоре после того, как они выходят из куколки, поглощать воздух через ротовую полость и перекачивать его через каналы в голове к кончикам глазных стеблей, тем самым удлиняя их, пока они еще мягкие и прозрачные.

Таксономия

Настоящие мухи с косоглазыми глазами являются членами семейства Диопсиды, впервые описанных Фотэргиллом, с родом Диопсиды, названным Карлом Линнеем в 1775 году. Семейство Diopsidae входит в порядок Diptera и подряд Cyclorrhapha; оно делится на два подсемейства:

Видение

Несмотря на необычную морфологию глаза, каждый сложный глаз видит область пространства, простирающуюся более чем на полушарие во всех направлениях. Таким образом, происходит обширное бинокулярное перекрытие, причем около 70% омматидий каждого глаза имеют бинокулярный партнер омматидий в противоположном глазу, который смотрит в том же направлении. Бинокулярное поле наиболее обширно в фронтовентральном квадранте, где оно достигает более 135°, и наименьшее в спинной области. Поведение мух с косоглазыми глазами во многом определяется зрением. В течение дня временные территории могут быть защищены угрожающим поведением. В сумерках животные собираются небольшими группами на выбранных нитевидных строениях, возвращаясь на одно и то же место каждый день. Когда самцы примерно одинакового размера встречаются друг с другом в такой группе, они могут участвовать в ритуальных боях (или иногда в контактных боях). Конкурентов отгоняет доминирующий самец. Наиболее вероятно, что сородичи вызовут реакцию угрозы или бегства, когда они находятся на расстоянии около 50 мм, а реакции на моделей мух и отражения в зеркале также происходят примерно на этом расстоянии. Мухи-мужчины с длинными стеблями получают преимущества в спаривании, как благодаря выбору самки, так и потому, что они лучше способны конкурировать с соперничающими самцами.

Сексуальный отбор

Хотя эволюция преувеличенных мужских признаков в результате выбора женской половой пары была в какой-то момент спорной, Диопсиды теперь считаются классическим примером животных, которые демонстрируют сексуально выбранные признаки. Один из взглядов утверждает, что мужские украшения эволюционируют вместе с женскими предпочтениями. Выбор орнаментированного партнера вызывает передачу потомству генов, влияющих на экспрессию выбранной мужской черты, и генов, кодирующих предпочтение женщины для этой черты. Этот процесс создает дисбаланс связей между выбранными аллелями, при этом величина генетических корреляций влияет на эволюционные результаты. Если генетическая корреляция высока по отношению к наследственности мужского орнамента, то может произойти безудержный процесс, приводящий к крайним половым признакам, таким как невероятные размеры глаз, наблюдаемые у мужских мух с стебельными глазами. В противном случае, признак и предпочтение для признака увеличиваются до тех пор, пока естественный отбор против дальнейшей разработки признака не уравновешивает половой отбор.

Эксперименты по половому отбору

Исследователи собрали мух с косоглазыми глазами и наблюдали за их поведением в лабораторных условиях. В лаборатории каждому человеку были присвоены баллы по длине глаз, длине тела, возрасту и плодовитости. Для количественного определения выбора партнера при наличии и отсутствии мужских взаимодействий проводились наблюдения за парами самцов, отличающихся по размаху глаз, но совпадающих по длине тела. Тест-самцов с самым длинным или самым коротким соотношением размаха глаз к длине тела спаривали с 25 случайно выбранными самками. Затем Уилкинсон и Рейлло проверили выбор самки в присутствии и отсутствии соперничества самцов и в присутствии самцов с аномально длинными и аномально короткими размахами глаз. Генетические вариации лежат в основе реакции на стресс окружающей среды, такой как изменчивое качество пищи, мужских сексуальных украшений, таких как увеличенный размах глаз, у мухи с глазками. Некоторые мужские генотипы развивают большие размеры глаз при любых условиях, в то время как другие генотипы постепенно уменьшают размеры глаз по мере ухудшения условий окружающей среды. Несколько несексуальных черт, включая женский размах глаз и мужскую и женскую длину крыльев, также показывают зависимость от состояния, но их генетический ответ полностью объясняется масштабированием с размером тела. В отличие от этих характеристик, размах глаз у мужчин по-прежнему показывает генетические изменения в ответ на стресс окружающей среды после учета различий в размерах тела. Таким образом, можно сделать вывод, что эти результаты сильно поддерживают вывод о том, что выбор женской половинки приносит генетические выгоды для потомства, поскольку размах глаз выступает в качестве правдивого показателя мужской пригодности. Поэтому размах глаз выбирается не только на основе привлекательности, но и потому, что он демонстрирует хорошие гены у партнеров. В этих популяциях самцы, которые несут ген, подавляющий мейотический драйв Х-хромосомы, имеют более длинные глазные стебли. Таким образом, самки, которые спариваются с этими самцами, получают прямую генетическую выгоду, производя потомство мужского пола в популяции, предвзятой к женщинам. Другими словами, ген длинных глазных стеблей связан с геном, который заставляет самцов зачать больше мужского потомства. Кроме того, длинные стебли могут сигнализировать о плодородии, возможно, побуждая самки использовать сперму длинностепного самца, чтобы иметь более плодородных сыновей.