Общественные осы построили флуоресцирующие гнезда
Энтомологи обнаружили, что гнезда четырех видов ос из Вьетнама под воздействием ультрафиолета испускают зеленовато-желтое сияние. Кроме того, флуоресцентные гнезда создают два вида ос из Южной Америки и Европы — правда, их постройки светятся уже синим. Источником сияния, скорее всего, являются флуоресцентные белки в составе волокон шелка, из которых сделаны крышечки сот. По мнению ученых, флуоресцирующие крышки сот могут защищать развивающихся под ними личинок от ультрафиолета или служить маяком для ос-фуражиров, возвращающихся в гнездо в сумерках. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Journal of The Royal Society Interface.
Флуоресценция, то есть способность поглощать свет с определенной длиной волны и излучать его на большей длине волны, но с меньшей энергией, широко распространена в животном мире. Данная черта особенно характерна для беспозвоночных, от медуз до скорпионов. Впрочем, в последние годы зоологи обнаруживают все больше примеров флуоресценции среди позвоночных: рыб, рептилий, птиц и даже млекопитающих. А недавно стало известно, что флуоресцировать способны практически все виды амфибий.
Команде энтомологов во главе с Сержем Бертье (Serge Berthier) из Сорбонны удалось обнаружить еще один необычный пример биофлуоресценции. Во время работ в тропических лесах на севере Вьетнама исследователи обнаружили, что гнезда четырех местных видов общественных ос из рода Polistes (P. brunetus, P. lepcha, P. japonicus и еще одного неопознанного вида) испускают сильное зеленовато-желтое сияние, если ночью посветить на них ультрафиолетовым фонариком. В природе это свечение заметно невооруженным глазом с пяти-двадцати метров. Гнезда двух других видов ос, P. canadensis и P. gallicus, собранные во Французской Гвиане и на юге Франции соответственно, также светятся в ответ на воздействие ультрафиолетом. Правда, испускают они не зеленовато-желтый, а синий свет.
У всех шести видов флуоресцируют не гнезда целиком, а лишь полупрозрачные крышки, которые закрывают соты и состоят из выделенных взрослыми особями волокон шелка и белков. Как показал лабораторный анализ собранных гнезд, именно эти волокна, точнее, некие белки в их составе, отвечают за сияние в ультрафиолетовом свете.
Для гнезд, построенных P. brunetus, P. japonicus и P. lepcha, пик кривой возбуждения составил 380 нанометров (для четвертого вида из Вьетнама он приходится на 450 нанометров). При этом пик кривой испускания у всех вьетнамских видов находится в районе 540 нанометров. Таким образом, значение стоксова сдвига для них составляет около 160 нанометров. Пики возбуждения гнезд P. canadensis и P. gallicus приходятся на 372 и 390 нанометров соответственно, что примерно совпадает со значениями, полученными для азиатских видов. Однако пики испускания у южноамериканского и европейского видов лежат в синем диапазоне и составляют 472 нанометров и 440 нанометров соответственно. У всех видов более толстые края крышек флуоресцируют сильнее, чем относительно тонкие центральные части.
Интенсивность флуоресценции, измеренная при воздействии светом с длиной волны 380 нанометров, оказалась максимальной у гнезд вида P. brunetus. Приняв это значение за 100 процентов, Бертье и его соавторы выяснили, что у других видов флуоресценция намного слабее. Например, у P. lepcha она составила 48 процентов от уровня, отмеченного для P. brunetus, а у P. gallicus — 24 процента. Наименее интенсивная флуоресценция характерна для P. canadensis — менее пяти процентов от уровня P. brunetus. Интересно, что интенсивность флуоресценции собранных гнезд постепенно снижалась после нескольких месяцев хранения при комнатной температуре.
В ходе дополнительных экспериментов исследователи оценили квантовый выход флуоресцении для гнезд P. brunetus и P. japonicus (эта величина рассчитывается как соотношение количества испускаемых и поглощенных фотонов). Для первого вида она составила 35,6 процента, а для второго — 11 процентов.
По словам авторов, пока неясно, какую функцию выполняют флуоресцентные крышки сот. У пчел и ос есть три типа фоторецепторов — и пик чувствительности одного из них приходится на 540 нанометров, что соответствует пику испускания света гнездами четырех азиатских видов. Это значит, что P. brunetus, P. japonicus, P. lepcha и четвертый вид из Вьетнама способны видеть сияние собственных гнезд в ответ на ультрафиолетовую составляющую солнечного или лунного света. Возможно, флуоресцирующие крышки служат маяком для особей-фуражиров, которые возвращаются домой в вечерних сумерках. Поскольку интенсивность флуоресценции у разных видов различается, это сигнал, возможно, позволяет не перепутать гнездо собственного вида с чужим.
Согласно альтернативной гипотезе, флуоресцентные крышки защищают находящихся под ними личинок от опасного воздействия ультрафиолета, к которому они особенно уязвимы во время метаморфоза. Кроме того, флуоресценция может регулировать развитие личинок. Сезон размножения ос из рода Polistes во Вьетнаме приходится на дождливые месяцы с июня по август, когда до полога леса доходит немного видимого света. Ультрафиолетовое излучение в этот период остается примерно таким же интенсивным, как и всегда. Запуская флуоресценцию в крышках сот, оно увеличивает количество видимого света, проходящего через них, что может служить сигналом для развивающихся личинок.
Возможно, флуоресцирующие гнезда характерны и для других ос из рода Polistes, в первую очередь для видов из подрода Polistella, который имеет азиатское происхождение и включает три вьетнамских вида, включенных в исследование. Эту особенность можно использовать, чтобы искать и уничтожать гнезда инвазивных представителей данной группы. Кроме того, выяснив, какие именно белки заставляют крышки сот сиять в ответ на ультрафиолетовое излучение, ученые смогут получить новые виды флуоресцентных молекул, которые пригодятся в биологии и медицине.
Изучение осиных гнезд может быть полезным и для археологов. Например, недавно ученые с помощью радиоуглеродного метода датировали остатки древнего осиного гнезда на стене пещеры и выяснили, что находящийся под ним рисунок кенгуру был сделан 17300 лет назад. Это делает его древнейшим образцом наскальной живописи в Австралии.
Сергей Коленов
Предки этих видов разошлись около 6,7 миллиона лет назад
Бразильские зоологи идентифицировали необычного хищника, который попал в ветеринарную клинику в городе Вакария в 2021 году. Оказалось, что это межродовой гибрид домашней собаки и парагвайской лисицы — видов, предки которых разошлись 6,7 миллиона лет назад. Это первый пример гибридизации между собаками и дикими южноамериканскими псовыми. Как отмечается в статье для журнала Animals, скрещивание домашних собак с парагвайскими лисицами не сулит последним ничего хорошего: проникновение собачьих генов в дикую популяцию вида снизит ее приспособленность. Два года назад ветеринары из бразильского города Вакария в штате Риу-Гранди-ду-Сул встретились с очень необычным пациентом. В ветеринарную клинику Федерального университета штата поступила самка хищника из семейства псовых, которая была сбита автомобилем. Врачам так и не удалось определить его видовую принадлежность. В Риу-Гранди-ду-Сул обитает четыре вида диких псовых из клады Cerdocyonina: кустарниковая собака (Speothos venaticus), гривистый волк (Chrysocyon brachyurus), майконг (Cerdocyon thous) и парагвайская лисица (Lycalopex gymnocercus) (которая не родственна лисицам из рода Vulpes). На двух первых зверь из Вакарии не похож совсем, а двух последних напоминает формой тела, но отличается от них очень темной окраской с редкими белыми волосками. Благодаря лечению животное пошло на поправку и полностью выздоровело. Более того, если изначально самка вела себя по отношению к людям настороженно, то с течением времени постепенно начала им доверять. После выздоровления зверя перевели в природоохранный центр в городе Санта-Мария, где он в прошлом году скончался по неизвестным причинам. Команда зоологов под руководством Рафаэля Кречмера (Rafael Kretschmer) из Федерального университета в Пелотасе предположила, что странное животное из Вакарии может быть гибридом домашней собаки (Canis (lupus) familiaris) и одного из местных видов диких псовых. Чтобы проверить эту идею, исследователи еще при жизни самки взяли у нее образцы кожи и крови, провели молекулярно-генетический анализ и сравнили полученные результаты с данными о гривистых волках, майконгах и парагвайских лисицах. Кустарниковых собак в выборку не включили — хотя этот вид и встречается в штате Риу-Гранди-ду-Сул, в окрестностях Вакарии он отсутствует. Кречмер с соавторами выяснили, что у загадочного хищника 76 хромосом. Это соответствовало предположению о том, что он является гибридом первого поколения между домашней собакой (у нее 78 хромосом) и майконгом или парагвайской лисицей (у них по 74 хромосомы). Анализ участка митохондриального гена цитохромоксидазы I показал, что матерью самки была парагвайская лисица. А на четырех фрагментах ядерной ДНК исследователи обнаружили несколько участков, где одно азотистое основания из пары было унаследовано от домашней собаки, а второе — от парагвайской лисицы. Таким образом, хищник, который поступил в ветеринарную клинику Вакарии, был гибридом между самцом домашней собаки и самкой парагвайской лисицы. От отца зверь унаследовал темную окраску: по крайней мере среди 1112 изображений парагвайских лисиц из базы данных iNaturalist исследователи не обнаружили ни одного, где была бы запечатлена особь с таким же темным мехом. По словам Кречмера и его коллег, это первый пример гибридизации домашних собак с дикими южноамериканскими псовыми. Ранее были известны лишь гибриды собак с представителями того же рода, например, волками (Canis lupus), койотами (C. latrans) и обыкновенными шакалами (C. aureus). Домашняя собака и парагвайская лисица относятся к разным родам, а их предки разошлись около 6,7 миллиона лет назад. Тем не менее, это не помешало скрещиванию двух видов и появлению жизнеспособного потомства. Возможно, гибридная самка и сама смогла бы родить детенышей от одного из родительских видов, однако во время лечения ее стерилизовали. Кроме того, авторы не исключают, что в природе живут и другие гибриды между домашними собаками и парагвайскими лисицами. Скорее всего, появление необычного гибрида по крайней мере отчасти связано с человеческой деятельностью. Большинство природных экосистем в штате Риу-Гранди-ду-Сул заменены пахотными землями и пастбищами. Парагвайские лисицы неплохо приспособились к жизни в таких условиях — однако по соседству с людьми они чаще встречаются с собаками, что повышает вероятность гибридизации между двумя этими видами. В результате в популяцию лисиц попадают собачьи гены, которые снижают их приспособленность. В качестве примера можно привести гены темной окраски, делающие гибридных животных более заметными для хищников и добычи. Кроме того, тесное общение диких южноамериканских псовых с домашними собаками может привести к тому, что они начнут заражаться собачьими болезнями и паразитами. Если вам интересны дикие псовые, пройдите наш тест «Десять шакалов из десяти». В нем нужно по фотографиям отличить шакалов от других представителей семейства. По мере прохождения теста вопросы становятся сложнее, а изображения — шакальнее.