ИСТИНА

При изменении размеров тела мозг насекомых претерпевает структурные перестройки, позволяющие нервной системе сохранять функциональность — это отражает один из ключевых механизмов адаптации на нейроанатомическом уровне. На лабораторной культуре Trichogramma telengai (Hymenoptera, Trichogrammatidae) было исследовано, как именно меняется структура мозга при уменьшении, а также увеличении размеров тела от стандартного размера при искусственном дизруптивном отборе по массе тела. Для изучения влияния отбора были выведены три линии наездников разного размерного класса. Самые мелкие особи, c массой тела 4.4±0.1 мкг (M±SE), были выведены при высокой плотности популяции на небольшом количестве яиц хозяина Sitotroga cerealella (Lepidoptera: Gelechiidae). Линия среднего размера была выведена на том же хозяине, но при стандартном соотношении особей трихограммы к количеству яиц, масса особей среднего размера составляла 7.7±0.3 мкг (M±SE). Линия наездников крупного размера была выведена на яйцах табачного бражника Manduca sexta (Lepidoptera: Sphingidae), их масса составляла 26±3.1 мкг (M±SE). Разброс масс тела между самыми мелкими и крупными особями превышал десять раз. Количественный анализ структур мозга был проведен на основе данных, полученных с использованием конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (CLSM) 50 особей из каждой линии. На изображениях с помощью машинного обучения в программе Ilastik была выполнена автоматическая сегментация клеточной коры и нейропиля мозга, на основе которой были получены данные об объеме мозга, и вычислена его абсолютная масса. На основе подсчета нейронов на половине каждого из 10 равноудаленных срезов, равномерно покрывающих мозг, были посчитаны линейные размеры нейронов, на основе которых, используя данные об объеме клеточной коры, было вычислено количество нейронов для каждой особи, а также плотность упаковки нейронов. В результате сравнительного анализа было установлено, что мозг меняется аллометрически, как при рассмотрении отдельных размерных классов, так и у всех вместе взятых. Занимаемый мозгом объем варьирует от 2% у крупных до 10% у мелких, при этом показатель аллометрии по относительному размеру мозга у мелких особей ниже, чем у крупных и средних. Таким образом, наши данные опровергают данные предшественников об изометрическом изменении мозга у трихограммы (Woude et al., 2018). Среднее значение относительного объема нейропиля для всех особей составляет 61%, что соответствует установленной ранее неропилярной константе, согласно которой нейропиль занимает 60% объема тела (Polilov, Makarova, 2020). В отдельных линиях у среднеразмерных особей так же нет достоверных отличий среднего значения от 60%, но для линий мелких и крупных особей этот показатель значительно отличается от нейропилярной константы (53% и 68% соответственно). Таким образом, искусственный отбор приводит к смещению этого показателя от нормы. Среднее количество нейронов увеличивается с увеличением размеров тела и варьирует от примерно 15 000 у мелких до 20 000 у крупных. Размер нейронов также растет и составляет от 1.8 мкм у мелких до 2.2 мкм у крупных особей. Изменение размеров тела при искусственном дизруптивном отборе у T. telengai сопровождается аллометрическими изменениями мозга и его компонентов: при уменьшении размеров тела увеличивается относительный объём мозга, снижается относительный объем нейропиля, уменьшается количество и размер нейронов. Сопоставление количественных характеристик мозга с результатами поведенческих экспериментов помогут установить пределы миниатюризации мозга, которые начинают влиять на когнитивные способности. Работа выполнена при поддержке РНФ № 22-74-10008.