Жуки-мірмекофіли - новий приклад передбачуваною еволюції • Олександр Храмов • Новини науки на "Елементи" • Еволюція, Ентомологія

Жуки-мірмекофіли – новий приклад передбачуваною еволюції

Мал. 1. A – свободноживущие жуки-стафілініди Aleocharinae, B – стафілініди-мірмекофіли Aleocharinae, Що паразитують на кочових мурах, C – стафілініди Ecitophya і її господар – кочовий мураха Eciton (Перу), D – стафілініди Rosciszewskia і її господар – кочовий мураха Aenictus (Малайзія), E – стафілініди Beyeria і її господар – кочовий мураха Neivamyrmex (Еквадор). Малюнок з обговорюваної статті вCurrent Biology

Молекулярно-філогенетичний аналіз, проведений вченими з Японії і США, показав, що схожі зміни в морфології жуків-стафілінід Aleocharinae, Асоційованих з кочовими мурахами, незалежно один від одного виникали щонайменше 12 разів. Отже, в даному випадку еволюція діяла передбачуваним чином: щоб жити разом з кочовими мурахами, не пов'язані між собою таксони повинні були підверстують себе під один і той же стандарт.

Коли до середини XX століття стало ясно, що крім природного відбору важливу роль в еволюційному процесі відіграє випадкова генетична мінливість, біологи-теоретики заговорили про принципову непередбачуваність ходу еволюції. Так, у своїй книзі "Випадковість і необхідність" (1971 р) французький біохімік і нобелівський лауреат Жак Моно писав: "Чиста випадковість, абсолютно вільна, але сліпа,в самому підставі грандіозного будівлі еволюції: це центральне положення сучасної біології – більше не одна з можливих або уявних гіпотез. Сьогодні це – єдино можлива гіпотеза ". Або ж, як свідчить відомий вислів американського палеонтолога Стівена Джея Гулда, якщо ми" Відмотаємо "еволюцію назад і запустимо її знову, ми отримаємо органічний світ, що не дуже-то схожий на той, що ми бачимо зараз (див. SJ Gould 1989. Wonderful life: The burgess shale and the nature of history).

Однак в останні роки на різних прикладах конвергенції було показано, що еволюція веде себе не так вже й непередбачувано, як того хотілося б шанувальникам його величності випадку. Наприклад, електричні органи незалежно виникли у шести різних груп риб – і у всіх з них подібним чином змінювалася експресія одних і тих же генів (див .: Електричні органи у різних груп риб регулюються подібними генами, "Елементи", 01.07.2014). Виходить, еволюція не може йти як завгодно – вихідна організація предкового типу дозволяє передбачити, які зміни будуть виникати у його нащадків, поставлених в ті чи інші умови. До схожого висновку прийшли і автори дослідження, присвяченого мірмекофільних жукам стафілініди.Мірмекофіламі називають організми, які тісно пов'язані з мурахами і, як правило, живуть за їх рахунок.

стафілініди (Staphylinidae) – це одне з найбільших сімейств тваринного світу, що налічує понад 60 тисяч видів в складі 32 підродин, і мірмекофілов серед них більше, ніж серед всіх інших комах разом узятих. Особливо багато мірмекофільних жуків є серед Aleocharinae, Найбільшого підродини стафілінід (близько 16 тисяч видів). Серед них і знаменита ломехуза, яку нічого не підозрюють мурахи вигодовують, приймаючи за власне потомство. Однак у зовнішньому вигляді ломехузи і більшості інших стафілінід-мірмекофілов з даного підродини немає нічого спільного з мурахами – вони виглядають приблизно так само, як і типові свободноживущие стафілініди.

Але є в складі Aleocharinae три десятка пологів, дорослі жуки яких дуже схожі на своїх господарів завдяки звуженому біля основи черевця, що нагадує стебельце мурах, подовженим кінцівкам і муравьінообразним колінчатим антен з витягнутим першим члеником (рис. 1). Ці жуки паразитують на кочових мурах Старого і Нового Світу.Деякі дослідники об'єднували всі ці пологи в трибу Dorylomimini, Припускаючи, що всі вони походять від одного предка, паразитувати на предка кочових мурах Dorylinae. У міру того, як утворювалися все нові пологи мурах-кочівників, зростала і різноманітність асоційованих з ними стафілінід (див. C. H. Seevers 1965. The systematics, evolution and zoogeography of staphylinid beetles, associated with army ants (Coleoptera, Staphylinidae)).

Однак новітнє дослідження вчених з Японії та США показало, що все було не так. Стафілініди, не пов'язані родинними зв'язками, незалежно підселювати до кочовим мурашкам, набуваючи при цьому однакову муравьіноподобную зовнішність. Щоб це довести, вчені зібрали стафілінід, асоційованих з 5 з 7 родів мурашок-кочівників Dorylinae. Зробити це було не так-то просто – часом один мірмекофіл доводиться на 5000 мурах, і, щоб розпізнати його в мурашиної колоні на марші, потрібен пильне око. Порівнявши зібраних стафілінід за кількома ядерним і мітохондріальних генів з іншими родами підродини, автори статті з'ясували – мурашиний вигляд стафілініди Aleocharinae незалежно один від одного набували щонайменше 12 разів (рис. 2)!

Мал. 2. Молекулярна Кладограмма підродини жуків-стафілінід Aleocharinae. Пронумеровані і відзначені помаранчевим кольором таксони, що придбали мурашиний вигляд, помаранчеві стрілки вказують на їх господарів-мурах. Малюнок з обговорюваної статті в Current Biology

Судячи за даними молекулярно-філогенетичного аналізу, останній загальний предок стафілінід-мірмекофілов, пов'язаних з кочовими мурахами, жив 105 млн років тому – приблизно в середині крейдяного періоду (рис. 3). Для порівняння, останній предок миші і людини існував 75 ​​млн років тому (див. A. T. Chinwalla et al., 2002. Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome). А тепер уявіть, що які-небудь щури, макаки, ​​лемури і хом'ячки 12 раз поспіль, не змовляючись між собою, ставали як дві краплі води схожі, скажімо, на черепаху. А адже саме це і сталося з стафілініди Aleocharinae – кожен раз із зіткнення представників цієї підродини з мурахами-кочівниками виходив один і той же результат. Ну як тут не заговорити про передбачуваність еволюції?

Мал. 3. Передбачуваний час дивергенції таксонів жуків-стафілінід Aleocharinae. Пронумеровані і відзначені помаранчевим кольором таксони, що придбали мурашиний вигляд. Ma – мільйон років тому. Малюнок з обговорюваної статті в Current Biology

Можливо, вся справа в тому, що життя в сім'ях кочових мурах передбачає дуже велику ступінь інтеграції в їх "побут".Стафілініди повинні постійно переміщатися слідом за своїми господарями, вони вилизують і чистять мурах подібно до того, як мурахи це проробляють один з одним, нарешті, стафілініди на рівних з іншими членами сім'ї їдять видобуток, принесену фуражирами. Іноді під час переїздів на нове місце вони змушують мурах переносити себе. Щоб мурахи під час усіх цих маніпуляцій не розпізнали ошуканців на дотик, їм доводиться обрисами тіла максимально вдавати під своїх господарів.

Судячи з молекулярною даними, поява сучасних пологів стафілінід Aleocharinae, Пов'язаних з кочовими мурахами, відбулося в палеоцене і еоцені. Саме на цей час, згідно з палеонтологічного літопису, доводиться різке зростання чисельності мурах в екосистемах. Це можна простежити, наприклад, по інклюзії в бурштині. Ще в бірманській бурштині, вік якого становить близько 100 млн років (середина крейди), знахідки мурах поодинокі. У балтійському бурштині (пізній еоцен) їх кількість різко зростає. Ну а в міоценових мексиканському і домініканському бурштині число мурах вже зашкалює.

Багато безхребетні програли від цієї мурашиної експансії, але тільки не стафілініди Aleocharinae – завдяки наявності особливої ​​тергальной залози на кінці черевця вони навчилися маніпулювати поведінкою мурашок, що відкрило перед ними привабливі можливості мірмекофіліі – життя на всьому готовому.

джерело: Munetoshi Maruyama, Joseph Parker. Deep-Time Convergence in Rove Beetle Symbionts of Army Ants // Current Biology. 2017. V. 27. P. 920-926.

Див. Також про інші жуках-мірмекофілах, що паразитують на кочових мурах:
1) Жук-зацепер, "Елементи", 15.02.2017.

Про передбачувану еволюції:
1) Способи адаптації бактерій до різних температур виявилися передбачуваними, "Елементи", 16.03.2017.

Олександр Храмов


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: