Il comportamento sorprendente dei moscerini della frutta maschi in condizioni di luce intensa.

28 Agosto 2023

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a cura di Stephanie Baum, Phys.org

Uno studio recente pubblicato su Open Biology riporta che l'esposizione a una luce intensa provoca quasi istantaneamente un comportamento di corteggiamento nelle mosche della frutta maschili (Drosophila). Sorprendentemente, i ricercatori hanno osservato sia il corteggiamento maschio-maschio che il corteggiamento maschio-femmina in queste condizioni. Mentre il corteggiamento maschio-maschio tra le mosche della frutta non è una nuova scoperta, i risultati di questo studio suggeriscono che l'esposizione a una luce intensa lo precipiti specificamente.

Una squadra di ricercatori, inclusi membri del Dipartimento di Biologia dell'Università dell'Iowa e dell'Iowa Neuroscience Institute, nonché del Dipartimento di Scienze Biologiche dell'Università dell'Alabama, ha fatto questa scoperta mentre osservava il comportamento generale delle mosche della frutta maschili in arene di test intensamente illuminate.

Studi precedenti hanno scoperto che il desiderio interno, le esperienze precedenti e gli input sensoriali provenienti da fonti esterne, tra cui segnali gustativi, olfattivi, visuali e meccanosensoriali, hanno tutti un ruolo nel comportamento di corteggiamento maschile verso femmine recettive di Drosophila melanogaster. Le mosche maschili di solito fanno un'esibizione di inseguimento, leccamento, allargamento delle ali e l'uso di queste per produrre "canzoni" di corteggiamento prima di infine montare le femmine desiderate.

Un comportamento di corteggiamento maschio-maschio simile è comparso tra mosche mutanti in precedenti ricerche che coinvolgono la manipolazione di geni specifici, ma questo nuovo studio è iniziato con osservazioni di Drosophila melanogaster di tipo selvatico provenienti da due ceppi diversi.

Utilizzando arene specificamente equipaggiate con illuminazione a LED regolabile, microfoni, webcam e un sistema di tracciamento delle mosche, il team ha condotto molteplici esperimenti per osservare il comportamento delle mosche.

Iniziando con mosche in gruppi composti solo da maschi, i ricercatori hanno misurato la loro attività sotto diverse intensità di luce, iniziando con un tempo di esposizione di due minuti a 0,4 kilolux (abbreviazione: klx, che approssima un livello di illuminazione normale in una stanza), poi aumentando a 18 klx per altri due minuti, e poi altri due minuti a 0,4 klx. Per testare gli effetti di fonti di luce non a LED, hanno anche condotto test simili utilizzando luce incandescente con una intensità massima di 25 klx e luce solare con un picco di 90 klx.

Tra i risultati rilevanti ottenuti nei test su diverse fonti di luce, mosche provenienti da entrambi i ceppi hanno iniziato i loro tentativi di corteggiamento pochi secondi dopo l'accensione della luce, e la loro attività è aumentata notevolmente durante l'esposizione ai livelli di luce più intensi. In ogni ceppo di mosche, i ricercatori hanno osservato allargamento delle ali, inseguimento e anche comportamenti di "formazione di catene" - in cui le mosche si allineavano - precedentemente osservati solo tra i mutanti in altri studi.

Le mosche hanno anche prodotto canzoni di corteggiamento maschio-maschio con caratteristiche simili a quelle delle canzoni prodotte durante il corteggiamento maschio-femmina. La ricerca sottolinea una relazione tra la produzione di canzoni e l'allargamento delle ali indotto dalla luce.

I ricercatori hanno inoltre testato se l'esposizione a una luce ad alta intensità avrebbe scatenato comportamenti di corteggiamento simili in gruppi con entrambi i sessi, e i loro risultati sono stati simili a quelli osservati nei gruppi composti solo da maschi.

Dopo aver condotto test sulle mosche di tipo selvatico, il team ha cercato di capire quali diversi sistemi sensoriali potrebbero essere coinvolti nel corteggiamento maschio-maschio attivato dalla luce, e ha esaminato mosche con una serie di mutazioni. Tra i mutanti completamente ciechi esposti a una luce intensa, non è stato riscontrato alcun comportamento di corteggiamento. I mutanti con compromissione visiva (ma non completamente ciechi) che non avevano il fotorecettore centrale R7 per la luce UV non hanno mostrato corteggiamento maschio-maschio con luce intensa.

I maschi con determinate mutazioni del gene bianco, privi di pigmenti visivi di screening (una condizione che porta ad una maggiore sensibilità alla luce ma a un degrado delle capacità di elaborazione delle immagini), hanno mostrato movimento nell'arena di test ma non hanno corteggiato specificamente gli altri maschi. Allo stesso modo, il team ha osservato un comportamento di corteggiamento maschio-maschio ridotto in mutanti con un colore degli occhi brillante arancione e occhi bianchi.

Al contrario, la ricerca evidenzia che modifiche ai segnali uditivi e meccanosensoriali sotto forma di tagli alle ali non hanno cambiato la capacità delle mosche colpite di produrre canzoni di corteggiamento, e sono state in grado di partecipare all'inseguimento e alla formazione di catene. Anche le mosche con un'unica ala sono state in grado di raggiungere una frequenza di allargamento delle ali simile a quelle delle mosche di tipo selvatico.

Mutant male flies with diminished and completely absent olfactory abilities provided particularly surprising results. At lower light levels, their male-male courtship behaviors measured higher than those of wild-type males—so high in flies of diminished olfactory ability, in fact, that any behavioral increases they might have shown could not be measured during intense light exposure. Those who were completely smell-blind exhibited milder increases during low-light exposure, and thus the team was able to measure increases in their activities during peak light intensity periods.

When the team examined male-female courtship behaviors among smell-blind and smell-diminished males, they found similar results.

Overall, the research suggests that exposure to intense light heightens courtship behavior of male fruit flies toward both females and other males, but does not switch their sex preference. Furthermore, the findings also indicate that unimpaired visual processing is likely critical to intensified courtship behavior under high light levels, and that further examination of the role of olfactory processing in the courtship behavior of male Drosophila may provide a broader understanding of this topic.

Journal information: Open Biology

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