Когда дело доходит до выбора партнера, людей, как правило, привлекают такие характеристики, как личность и общие интересы. У насекомых, как правило, совсем другие критерии выбора. В первую очередь, они обращают внимание на внешний вид, а в некоторых случаях и запах. Одним из примеров является листоед, который производит химические феромоны на кутикуле или внешней поверхности жука. Они используют эти «запахи» для оценки пола жука и брачного статуса (независимо от того, являются ли жуки половозрелыми или нет).

Кэри Сегрейвс, профессор биологии Колледжа искусств и наук, интересуется исследованием химических и визуальных сигналов, которые способствуют выбору партнера этими жуками. Эта работа является частью более крупного проекта, направленного на понимание того, как формируются новые виды. По определению, виды — это родственные организмы, обладающие общими характеристиками и способные к скрещиванию. Исследования спаривания необходимы для определения механизмов, которые могут привести к репродуктивным барьерам между новообразованными видами.

В прошлом она и ее коллеги использовали множество моделей во время этих исследований, в том числе мертвых самок и даже круглые стеклянные бусины. Чтобы найти новый и улучшенный способ изучения этих насекомых, Сегрейвс недавно сотрудничала с Хуай-Цзюнь Сюэ и Си-Цинь Ге из Института зоологии Китайской академии наук, чтобы спроектировать, произвести и протестировать 3D-печатные модели жуков, чтобы выяснить, были бы они приемлемым вариантом при проверке выбора партнера у этих и, возможно, других насекомых. Они считают, что это новое исследование — первое использование жуков, напечатанных на 3D-принтере, в тестах на спаривание.

По словам Сегрейвс, они разработали это исследование после получения некоторых необычных результатов в эксперименте по спариванию, в котором основное внимание уделялось химическим сигналам, используемым жуками-листоедами. В этом исследовании они использовали мертвых жуков в качестве моделей для спаривания и поменяли местами химические сигналы между полами, так что мужская модель пахла, как женщина, а женская модель — как мужская. Вопреки тому, что они ожидали, они обнаружили, что у мужчин нет предпочтения в отношении химических сигналов самок перед самцами. Это наводило на мысль, что само испытание могло быть некорректным, поскольку оно показало, что жуки всегда предпочитали самок в другом эксперименте, в котором использовались химически неизмененные модели мертвых жуков. Они были обеспокоены тем, что после мытья мертвых моделей выделяется больше химикатов, и это меняет результаты.

«Мы подумали, что было бы неплохо попробовать использовать 3D-печатные модели вместо мертвых самок, потому что пластик, используемый в 3D-печати, не содержит химикатов, которые жуки могли бы спутать с сигналами спаривания», — говорит Сегрейвс. Она и ее коллеги-исследователи из Китайской академии наук провели планирование и дизайн работы, а трехмерные жуки были созданы и протестированы в лаборатории Хуай-Цзюнь Сюэ в Китае.

«В ходе исследования мы узнали, что 3D-модели работали и были более эффективными, чем модели, которые не имели формы жуков, таких как стеклянные бусины», — отмечает Сегрейвс. Другой интересный результат показал, что самцы используют окрас при выборе партнера, поскольку самцы, протестированные на 3D-моделях черного и белого цветов, все выбрали черные модели.

В конце концов, исследователи определили, что, когда у жуков есть такая возможность, они предпочитают настоящие объекты трехмерным аналогам. Когда самцам предлагали мертвых самок с повторно примененными химическими сигналами, самцы предпочитали мертвых самок черным трехмерным моделям, покрытым запахом самок. Но Сегрейвс говорит, что этого следовало ожидать, учитывая, что, вероятно, существуют другие типы сигналов, которые не могут быть воспроизведены с помощью 3D-печати, такие как тактильные сигналы.

Их результаты показывают, что в отсутствие мертвой самки жука модели, напечатанные на 3D-принтере, могут обеспечить реальный и экономичный метод исследования спаривания насекомых. Сегрейвс считает, что в будущем исследователи, изучающие жуков и других подобных насекомых, должны использовать комбинацию моделей. Хотя мертвые женщины наиболее реалистичны, модели, напечатанные на 3D-принтере, позволяют ученым более жестко контролировать химические вещества, присутствующие в данном эксперименте.