La interaction sexuelle des insectes repose dans une significant mesure sur les phéromones, des attractifs chimiques qui permettent spécifiquement aux mâles et aux femelles d’une espèce de s’accoupler. Les phéromones sexuelles sont propres aux mâles et aux femelles d’une espèce. Même les moreover petites différences, telles que celles observées dans la development de nouvelles espèces, garantissent que l’accouplement n’a plus lieu, car or truck les mâles et les femelles ne se trouvent que par l’odeur indubitable de leurs congénères.
La plupart des phéromones d’insectes sont des molécules odorantes contenant des doubles liaisons carbone-carbone. De telles doubles liaisons sont connues pour être facilement détruites par l’ozone. “Nous savions déjà que les polluants environnementaux tels que l’ozone et l’oxyde nitrique dégradent les parfums floraux, rendant les fleurs moins attrayantes pour leurs pollinisateurs. Étant donné que les composés à doubles liaisons carbone sont particulièrement sensibles à la dégradation de l’ozone et que presque toutes les phéromones sexuelles d’insectes portent de telles doubles liaisons, nous se demandait si la air pollution de l’air affectait également la façon dont les femelles et les mâles d’insectes se trouvent et s’identifient pendant l’accouplement », explique Markus Knaden, qui dirige le groupe de comportement guidé par les odeurs au Département de neuroéthologie évolutive et est l’un des principaux auteurs de l’étude.
Pour étudier les effets de l’ozone sur le comportement d’accouplement de la mouche modèle Drosophila melanogaster, les scientifiques ont d’abord développé un système d’exposition à l’ozone pour les mouches qui pourrait imiter les niveaux d’ozone dans l’air tels qu’ils sont aujourd’hui souvent mesurés dans les villes en été. Pour ce faire, les chercheurs ont dû créer un flux d’air continu avec des niveaux d’ozone définis avec précision, ce qui est compliqué par le fait que l’ozone n’est pas un composé chimique steady et se décompose facilement. En même temps, les mouches transportent souvent de très petites quantités de phéromones, même dans des disorders normales. “Nous avions donc besoin d’une system qui nous permettrait de mesurer des quantités même infimes de phéromones sur des mouches individuelles qui avaient été exposées à l’ozone ou non avant les mesures. Pour ce faire, nous avons utilisé ce que l’on appelle une unité de désorption thermique couplée à un chromatographe en phase gazeuse/spectromètre de masse, qui nous a permis de mesurer de minuscules quantités d’odeurs émises par des mouches individuelles », a déclaré le leading auteur Nanji Jiang, décrivant les défis approaches.
L’ozone détruit les doubles liaisons carbone-carbone dans les phéromones
Dans les expériences, les mouches mâles ont été exposées à des concentrations d’ozone légèrement élevées. Les scientifiques ont ensuite mesuré si les mouches émettaient encore leur phéromone. Lorsque les mouches ont été exposées à 100 ppb (parties par milliard, correspondant à une focus de 10-9) d’ozone pendant deux heures, les niveaux de phéromones mesurés ont diminué de manière significative par rapport à un groupe témoin qui n’avait été exposé qu’à l’air ambiant. En furthermore des mâles de la mouche modèle Drosophila melanogaster, les chercheurs ont également testé des mouches mâles de huit espèces apparentées du style Drosophila. Chez une seule espèce, Drosophila busckii, la libération de phéromones mâles spécifiques n’est pas affectée après l’exposition à l’ozone, mais ces composés ne contiennent pas non plus de doubles liaisons carbone-carbone et ne réagissent donc pas aussi facilement avec l’ozone.
L’ozone corrompt considérablement le comportement d’accouplement des mouches
Les chercheurs ont ensuite testé l’attractivité des mouches mâles pour leurs congénères. Les observations qu’ils ont faites étaient dérangeantes, ce qui peut être principalement dû au rôle des phéromones respectives. Ceux-ci sont émis par les mâles des espèces de drosophiles et augmentent leur attrait pour les femelles. En même temps, les mâles utilisent l’odeur pour distinguer les femelles des autres mâles : alors que leur phéromone apparel les femelles, elle repousse les autres mâles. Lors de l’accouplement, les mâles transfèrent leurs phéromones aux femelles. Les femelles fraîchement accouplées qui sentent la phéromone ne sont in addition attrayantes pour les autres mâles pendant les deux prochaines heures. Par conséquent, les niveaux élevés d’ozone ont non seulement rendu les femmes moins attirées par les hommes plutôt, les mâles ozonés étaient soudainement intéressants pour leurs homologues masculins. “Nous savions que des niveaux élevés d’ozone pouvaient affecter les systèmes d’accouplement des insectes automobile la dégradation des doubles liaisons carbone, et donc des phéromones, par oxydation n’est pas sorcier en chimie. Néanmoins, nous avons été choqués que même des concentrations d’ozone légèrement élevées aient des effets aussi importants sur les mouches. En fait, nous voulions initialement nous concentrer sur les interactions entre les mâles et les femelles. Nous pourrions expliquer que les mâles ont commencé à se courtiser après une courte exposition à l’ozone, auto ils ne pouvaient évidemment pas distinguer les mâles ozonés des femelles. Cependant, nous n’avions pas pensé à Par conséquent, nous étions assez intrigués par le comportement des mâles exposés à l’ozone, qui s’alignaient dans de longues chaînes de parade nuptiale “, Nanji Jiang et Markus Knaden résument les effets de l’ozone sur le comportement d’accouplement.
L’équipe de recherche a également observé les effets des niveaux élevés d’ozone dans l’air sur le comportement d’accouplement d’autres espèces de drosophiles. Même les mâles de l’espèce Drosophila busckii ont moins réussi à s’accoupler après une exposition à l’ozone, bien que l’ozone ne modifie pas la phéromone qui a été décrite comme étant émise par les mâles de D. busckii. Cependant, d’autres composés chimiques sensibles à l’ozone non identifiés à ce jour peuvent également jouer un rôle supplémentaire dans leur comportement d’accouplement. Chez huit des neuf autres espèces étudiées, l’équipe de recherche a observé un comportement inhabituel de parade nuptiale des mâles envers d’autres mâles exposés à l’ozone. Il est intéressant de noter qu’une espèce, D. suzukii, qui est connue pour manquer de phéromones mais qui se foundation sur des indices visuels, n’a pas du tout été affectée par l’augmentation des niveaux d’ozone.
La air pollution de l’air contribue au déclin mondial des populations d’insectes
La plupart des phéromones d’insectes contiennent des doubles liaisons carbone-carbone. Par conséquent, on pense que l’ozone interfère avec la communication sexuelle chez de nombreuses espèces d’insectes. “Les insectes et leurs phéromones ont évolué au cours de millions d’années. En revanche, la concentration de polluants atmosphériques n’a augmenté de façon spectaculaire que depuis l’industrialisation. Il est peu possible que les systèmes de conversation des insectes, qui ont évolué au cours de l’évolution, puissent s’adapter à de nouvelles disorders dans un court laps de temps si les phéromones ne sont soudainement as well as là. La seule remedy à ce dilemme est de réduire immédiatement les polluants dans l’atmosphère », déclare Invoice Hansson, chef du département de neuroéthologie évolutive et co-fondateur du Max Planck Centre up coming Technology Insect Chemical Ecology (nGICE), qui se consacre à l’étude des effets des changements climatiques et de la pollution atmosphérique sur les insectes et leur communication chimique. En particulier, la recherche se concentre sur les effets du changement climatique anthropique sur les services écosystémiques des insectes, les épidémies d’espèces d’insectes envahissantes et la propagation des vecteurs de maladies en Europe.
Les scientifiques d’Iéna veulent étudier les effets de l’ozone sur un additionally substantial éventail d’insectes, y compris les papillons nocturnes qui suivent généralement les panaches de phéromones sur de longues distances. Les phéromones sexuelles sont également des indices cruciaux permettant aux insectes de faire la difference entre les congénères et les espèces étroitement apparentées. “Nous aimerions savoir si des niveaux élevés d’ozone entraînent une augmentation des taux d’hybridation lorsque des espèces de mouches étroitement apparentées partagent leur habitat. Enfin, la communication chimique chez les insectes ne se limite pas au comportement d’accouplement. Tous les insectes sociaux comme les abeilles, les fourmis et les guêpes, utilisent des indices chimiques pour identifier les membres de leur colonie. Nous étudions également si la construction sociale au sein des colonies de fourmis est affectée, lorsque les fourmis reviennent de leurs voyages de recherche de nourriture au cours desquels elles ont été exposées à des niveaux accrus de polluants. Vous ne voulez même pas imaginer que se passe-t-il si les buildings sociales des colonies de fourmis ou des ruches s’effondrent soudainement parce que la communication des phéromones ne fonctionne as well as”, s’inquiète Markus Knaden, qui étudie également le comportement des fourmis du désert.
Des niveaux élevés d’ozone ne sont pas seulement nocifs pour la santé humaine. Le method de vie actuel des pays industrialisés a un coût très élevé pour l’environnement et le climat de nombreux effets indirects ne sont même pas connus. L’étude actuelle fournit une explication supplémentaire pour laquelle les populations d’insectes diminuent considérablement dans le monde, en dehors de l’application d’insecticides et de l’élimination des habitats. Si la communication chimique est perturbée par des polluants dans l’air, ils ne peuvent pas se reproduire à un rythme suffisant. Cela peut également affecter de nombreux pollinisateurs, tels que les abeilles et les papillons. Le fait que 80 % de nos cultures doivent être pollinisées par des insectes montre clairement l’ampleur que ce problème pourrait prendre à l’avenir, si nous ne parvenons pas à réduire drastiquement la pollution de l’air.