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.
Литература
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. Zhurnal vysshei nervnoi deyatelnosti imeni 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 in brain research 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 University 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, NY. 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 Phys 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 USA 110(9):3615–3620. https://doi.org/10.1073/pnas.121246611
Жуковская МИ (2011) Одорантзависимые изменения поверхностных кутикулярных выделений на антенне таракана Periplaneta americana. Сенсорные системы 25(1):78–86. [Zhukovskaya MI (2011) Odorant-dependent changes in surface cuticular secretions on the antennae of the cockroach Periplaneta americana. Sensory systems 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). Entomological Review 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 N.G. (2015) Molecular genetic basis of long-term memory lateralization in the honeybee Apis mellifera L. Journal of 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. Cellular Microbiology 19(1):e12639. https://doi.org/10.1111/cmi.12639
Фокин ВФ, Пономарева НВ (2004) Динамические характеристики функциональной межполушарной асимметрии. Функциональная межполушарная асимметрия 17:349. [Fokin VF, Ponomareva NV (2004) Dynamic characteristics of functional interhemispheric asymmetry. Funkcional'naya mezhpolusharnaya asimmetriya 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