У жуков с муравьиным камуфляжем обнаружили «запрограммированную» эволюцию

Ученые из Колумбийского университета в течение десяти лет наблюдали за коротконадкрылыми жуками, обитающими в колониях бродячих муравьев, и пришли к выводу, что сходные признаки у разных видов этих мимикрирующих паразитов являются результатом совершенно независимых эволюционных событий, произошедших десятки миллионов лет назад. Статья опубликована в Current Biology.

Бродячие муравьи — тропические хищники, живущие в кочевых колониях. Сотни тысяч муравьев постоянно перемещаются между временными гнездами колонии и совершают набеги на окружающие территории. Несмотря на то, что они очень агрессивны, их гнезда — замечательный источник пищи для множества других насекомых. Мирмекофильные (обитающие в муравьиных колониях) коротконадкрылые жуки, также называемые стафилинидами, совсем не похожи на других своих родственников. Форма тела у них мирмекоидная, то есть очень сходная с муравьиной: они обладают брюшком с узкой талией, коленчатыми антеннами и другими соответствующими признаками. Исследователи также полагают, что секрет специальных желез и состав кутикулы способствуют их полной химической и тактильной мимикрии. Муравьи, не замечая отличий ни на ощупь, ни на запах, ни на вид, принимают жуков за своих. Паразиты успешно притворяются муравьями и с точки зрения поведения. Они живут в общих гнездах, перемещаются вместе с рабочими муравьями во время рейдов, путешествуя либо пешком, либо прикрепившись к ним, либо вовсе у них «на руках», а в моменты отдыха помогают муравьям чиститься и вылизываться, поедая заодно их добычу и потомство.

Одним из важнейших вопросов эволюционной биологии является вопрос о предсказуемости эволюционных событий. Адаптации традиционно считаются результатом случайных событий, однако у видов с похожими геномами некоторые предсказания возможны — у них больше шансов получить под давлением отбора одинаковые изменения и, в результате, сходные фенотипы. Независимое приобретение сходных признаков называется конвергенцией и было показано для ряда близкородственных видов, в том числе дарвиновских вьюрков, гавайских пауков и африканских озерных цихлид.

Происхождение мирмекоидных стафилинид, не являющихся очень близкими родственниками, но имеющих очень сходные черты, долгое время оставалось загадкой. Американским и японским исследователям удалось за долгие годы работы собрать нужные виды семейства Aleocharinae как мирмекоидных, так и свободноживущих стафилинид. После выделения ДНК было секвенировано пять локусов, ранее использовавшихся для филогенетического анализа стафилинид: ядерной 28S рРНК, 8S рРНК, 16S рРНК, топоизомеразы 1 и первой субъединицы митохондриальной цитохромной оксидазы С, — и получено филогенетическое дерево со 181 таксоном стафилинид, которое позволило разобраться в их родственных связях. Стало очевидно, что мирмекоидная адаптация у разных представителей семейства Aleocharinae происходила совершенно независимо, и как минимум двенадцать раз; при этом ученые полагают, что более полные исследования значительно увеличили бы эту цифру.

Чтобы оценить временные рамки этих событий, ученые датировали дерево, используя байесовские расслабленные часы, калибруя их узлы по меловым бирманским и среднеэоценовым балтийским янтарным окаменелостям. Выяснилось, что возникновение всех наблюдаемых мирмекоидных стафилинид произошло практически одновременно и было связано с появлением бродячих муравьев в начале кайнозойской эры. При этом каждая группа приспосабливалась к строго определенным географическим условиям и к обитанию лишь с одним конкретным родом муравьев. Последний общий предок мирмекоидных стафилинид, по-видимому, существовал в меловой период около 105 миллионов лет назад. Впервые с помощью молекулярных методов была показана столь сильная конвергенция для столь давно разошедшихся видов.

Ученые уже давно интересуются насекомыми, умеющими мимикрировать под муравьев или даже муравьиные части тела — недавно мы рассказывали о жуках-карапузиках, которые перемещаются на муравьях, маскируясь под их второе брюшко. Подобные узкие исследования порой дают новый взгляд на эволюционную биологию в самых глобальных масштабах. Эксперимент со стафилинидами показал, что ход эволюционного процесса может быть предсказуем и даже практически запрограммирован, в противовес привычной догме о его случайности и ненаправленности. Ученые отмечают, что данный эксперимент подвергает сомнению теорию палеонтолога Стивена Гулда, согласно которой при «перезапуске» мира все привычные нам организмы развились бы совершенно иными.

Анна Казнадзей