Studi lalat buah menambah bukti "bahwa menggunakan racun di lingkungan untuk mengobati keturunan mungkin umum di kerajaan hewan," kata ahli biologi Todd Schlenke.
Ketika lalat buah merasakan tawon parasit di lingkungan mereka, mereka bertelur di lingkungan yang direndam alkohol, pada dasarnya memaksa larva mereka untuk mengonsumsi minuman keras sebagai obat untuk memerangi tawon yang mematikan.
Penemuan oleh para ahli biologi di Universitas Emory sedang diterbitkan dalam jurnal Science pada hari Jumat, 22 Februari.
"Lalat dewasa benar-benar mengantisipasi risiko infeksi pada anak-anak mereka, dan kemudian mereka mengobati mereka dengan memasukkan alkohol," kata Todd Schlenke, ahli genetika evolusi yang labnya melakukan penelitian. "Kami menemukan bahwa perilaku pengobatan ini dimiliki oleh beragam spesies lalat, menambah bukti bahwa menggunakan racun di lingkungan untuk mengobati keturunan mungkin umum terjadi di seluruh dunia hewan."
Lalat buah dewasa mendeteksi tawon dengan penglihatan, dan tampaknya memiliki penglihatan yang jauh lebih baik daripada yang disadari sebelumnya, ia menambahkan. "Data kami menunjukkan bahwa lalat secara visual dapat membedakan perbedaan morfologis yang relatif kecil antara tawon jantan dan betina, dan antara spesies tawon yang berbeda."
Percobaan ini dipimpin oleh Balint Zacsoh, yang baru-baru ini lulus dari Emory dengan gelar sarjana biologi dan masih bekerja di laboratorium Schlenke. Tim juga termasuk mahasiswa pascasarjana Emory Zachary Lynch dan postdoc Nathan Mortimer.
Tawon dewasa akan muncul dari pupa lalat buah, di atas, setelah memakan larva lalat buah dari dalam ke luar. Foto oleh Todd Schlenke.
Larva lalat buah umum, Drosophila melanogaster, memakan busuk, atau jamur dan bakteri, yang tumbuh pada buah fermentasi yang terlalu matang. Mereka telah mengembangkan sejumlah resistensi terhadap efek toksik dari tingkat alkohol di habitat alami mereka, yang dapat berkisar hingga 15 persen.
Tawon endoparasitoid yang kecil adalah pembunuh utama lalat buah. Tawon menyuntikkan telur mereka ke dalam larva lalat buah, bersama dengan racun yang bertujuan untuk menekan respon imun seluler inang mereka. Jika lalat gagal membunuh telur tawon, larva tawon menetas di dalam larva lalat buah dan mulai memakan inangnya dari dalam ke luar.
Tahun lalu, laboratorium Schlenke menerbitkan sebuah penelitian yang menunjukkan bagaimana larva lalat buah yang terinfeksi tawon lebih suka makan makanan yang mengandung alkohol tinggi. Perilaku ini sangat meningkatkan tingkat kelangsungan hidup lalat buah karena mereka telah berevolusi toleransi tinggi dari efek toksik dari alkohol, tetapi tawon belum.
"Larva lalat buah meningkatkan kadar alkohol dalam darah mereka, sehingga tawon yang hidup dalam darah mereka akan menderita," kata Schlenke. "Ketika Anda memikirkan sistem kekebalan tubuh, Anda biasanya memikirkan sel darah dan protein kekebalan tubuh, tetapi perilaku juga bisa menjadi bagian besar dari pertahanan kekebalan suatu organisme."
Tawon parasit betina, mencari mangsa untuk larva lalat buah untuk disuntikkan dengan telurnya.
Untuk studi terbaru, para peneliti bertanya apakah lalat buah yang orang tua dapat rasakan ketika anak-anak mereka berisiko terinfeksi, dan apakah mereka kemudian mencari alkohol untuk mengobati mereka secara profilaksis.
Lalat buah betina dewasa dilepaskan dalam satu sangkar mesh dengan tawon parasit dan sangkar mesh lainnya tanpa tawon. Kedua kandang memiliki dua cawan petri yang berisi ragi, makanan untuk lalat buah yang ditumbuhkan di laboratorium dan larva mereka. Ragi di salah satu cawan petri dicampur dengan alkohol 6 persen, sedangkan ragi di cawan lainnya bebas alkohol. Setelah 24 jam, cawan petri dikeluarkan dan para peneliti menghitung telur yang telah diletakkan lalat buah.
Hasilnya dramatis. Di kandang jala dengan tawon parasit, 90 persen dari telur yang diletakkan berada di piring yang mengandung alkohol. Di kandang tanpa tawon, hanya 40 persen telur berada di cawan alkohol.
"Lalat buah jelas mengubah perilaku reproduksi mereka ketika tawon hadir," kata Schlenke. "Alkohol sedikit beracun bagi lalat buah juga, tetapi tawon adalah bahaya yang lebih besar daripada alkohol."
Strain lalat yang digunakan dalam percobaan telah dibiakkan di laboratorium selama beberapa dekade. "Lalat-lalat yang bekerja dengan kami belum pernah melihat tawon dalam kehidupan mereka sebelumnya, dan nenek moyang mereka tidak kembali ke ratusan generasi," kata Schlenke. "Namun, lalat masih mengenali tawon ini sebagai bahaya ketika mereka dimasukkan ke dalam kandang bersama mereka."
Eksperimen lebih lanjut menunjukkan bahwa lalat sangat peka mengenai perbedaan tawon. Mereka lebih suka bertelur dalam alkohol ketika tawon betina ada, tetapi tidak jika hanya tawon jantan di dalam kandang.
Untuk memastikan bahwa lalat bereaksi terhadap feromon, para peneliti melakukan percobaan dengan menggunakan dua kelompok lalat buah bermutasi. Satu kelompok tidak memiliki kemampuan untuk mencium, dan kelompok lain tidak memiliki penglihatan. Namun, lalat yang tidak dapat mencium, masih lebih suka bertelur dalam alkohol ketika tawon betina hadir. Lalat buta tidak membuat perbedaan, memilih makanan non-alkohol untuk keturunan mereka, bahkan di hadapan tawon betina.
"Hasil ini mengejutkan saya," kata Schlenke.“Aku pikir lalat itu mungkin menggunakan penciuman untuk merasakan tawon betina. Mata kecil lalat majemuk diyakini lebih diarahkan untuk mendeteksi gerakan daripada gambar resolusi tinggi. "
Satu-satunya perbedaan visual yang jelas antara tawon betina dan tawon jantan, tambahnya, adalah bahwa jantan memiliki antena yang lebih panjang, tubuh yang sedikit lebih kecil, dan tidak memiliki ovipositor.
Eksperimen lebih lanjut menunjukkan bahwa lalat buah dapat membedakan spesies tawon yang berbeda, dan hanya akan memilih makanan alkohol sebagai respons terhadap spesies tawon yang menginfeksi larva, bukan fly pupa. "Larva terbang biasanya meninggalkan makanan sebelum mereka menjadi kepompong," Schlenke menjelaskan, "jadi ada kemungkinan kecil manfaatnya bertelur di situs alkohol ketika parasit kepompong ada."
Para peneliti juga menghubungkan paparan tawon parasit betina dengan perubahan neuropeptida lalat buah.
Stres, dan penurunan tingkat neuropeptide F, atau NPF, sebelumnya telah dikaitkan dengan perilaku mencari alkohol pada lalat buah. Demikian pula, kadar neuropeptida homolog pada manusia, NPY, dikaitkan dengan alkoholisme.
“Kami menemukan bahwa ketika lalat buah terpapar oleh tawon parasit betina, paparan ini mengurangi tingkat NPF di otak lalat, menyebabkan lalat mencari lokasi alkohol untuk oviposisi,” kata Schlenke. "Selain itu, perilaku mencari alkohol tampaknya tetap selama masa hidup lalat, bahkan ketika tawon parasit tidak lagi hadir, contoh dari memori jangka panjang."
Akhirnya, Drosophila melanogaster tidak unik dalam menggunakan perilaku pengobatan keturunan ini. “Kami menguji sejumlah spesies lalat,” kata Schlenke, “dan menemukan bahwa setiap spesies lalat yang menggunakan buah busuk untuk makanan meningkatkan perilaku kekebalan terhadap tawon parasit. Obat mungkin jauh lebih umum daripada yang kita duga sebelumnya. "
Melalui Universitas Emory