Дневные бабочки появились 100 миллионов лет назад в Северной Америке

Дневные бабочки возникли около 101,4 миллиона лет назад на западе Северной или Центральной Америки. Отсюда они расселились по всему миру, причем позднее всего колонизировали Европу. А гусеницы первых представителей группы кормились листьями бобовых растений. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Nature Ecology & Evolution.

История чешуекрылых (Lepidoptera) насчитывает сотни миллионов лет. Первые представители этого отряда появились в конце каменноугольного периода, примерно 300 миллионов лет назад. Они были ночными и питались голосеменными растениями. В среднем триасе, около 240 миллионов лет назад, чешуекрылые обзавелись хоботками. А в позднем мелу, примерно 100 миллионов лет назад, одна из групп отряда перешла к дневному образу жизни. Они стали родоначальниками дневных бабочек — булавоусых чешуекрылых (Rhopalocera).

Команда энтомологов, которую возглавил Акито Кавахара (Akito Y. Kawahara) из Флоридского университета, решила больше узнать о происхождении и эволюции дневных бабочек. Исследователей интересовали три вопроса: в каком месте появилась эта группа; какими растениями питались ее первые представители; и как эволюция булавоусых чешуекрылых связана с растениями, на которых они кормятся.

Кавахара и его коллеги секвенировали 391 ген 2244 видов дневных бабочек, представляющих около 92 процента всех родов группы. Экземпляры были получены из 28 энтомологических коллекций по всему миру. Проанализировав полученные результаты, авторы пришли к выводу, что систематические взаимоотношения 36 групп дневных бабочек требуют пересмотра. Им также удалось подтвердить, что булавоусые чешуекрылые произошли от ночных предков около 101,4 миллиона лет назад. А все ныне живущие семейства, за исключением Hedylidae, возникли через 10-30 миллионов лет после температурного максимума мелового периода 90 миллионов лет назад, когда средние температуры опустились на пять градусов Цельсия.

Сопоставив полученные данные с географическим распространением современных видов, Кавахара и его соавторы построили модель, согласно которой предок всех дневных бабочек жил на западе Северной или Центральной Америки. Позднее основным центром разнообразия группы стали Южная и Центральная Америка, где в мелу и раннем кайнозое наблюдалась особенно высокая скорость видообразования. Примерно 75 миллионов лет назад дневные бабочки заселили северо-восток Азии, а отсюда колонизировали Юго-Восточную Азию, Ближний Восток, Африку и Индию (которая в ту эпоху была изолированным островом). В Австралию булавоусые чешуекрылые, скорее всего, попали через Антарктиду. А позднее всего они расселились в Европу — около 17 миллионов лет назад. Первыми этот континент освоили представители триб Nymphalini и Carcharodini, которые проникли сюда из Северо-Восточной Азии.

На следующем этапе исследователи попытались реконструировать диету гусениц первых дневных бабочек. Для этого они дополнили свои модели литературными данными о 31456 случаях кормления этих насекомых на разных растениях. Анализ показал, что дневные бабочки возникли и начали диверсифицироваться намного позже, чем это сделали цветковые растения. При этом, по расчетам авторов, гусеницы первых булавоусых чешуекрылых кормились листьями бобовых растений (Fabaceae) — группы, общий предок которых существовал около 98 миллионов лет назад. Позднее гусеницы начали осваивать другие виды корма. Голубянки (Lycaenidae), личинки которых, как правило, живут в симбиозе с муравьями, появились 64,5 миллиона лет назад. А 58,4 миллиона лет среди голубянок возникла уникальная триба Miletinae, у представителей которой гусеницы питаются другими насекомыми.

Кавахара и его коллеги также установили, что у 67,7 процента видов дневных бабочек гусеницы питаются растениями из одного семейства. Среди тех из них, чьи личинки кормятся на злаках (Poaceae) и бобовых, особенно много узкоспециализированных видов, которые развиваются на единственном виде растений. Эти семейства широко распространены и не обладают мощными химическими средствами защиты от насекомых.

Уже в меловом периоде гусеницы некоторых чешуекрылых отрастили шипы для защиты от хищников. К такому выводу пришли немецкие палеонтологи, изучив хорошо сохранившийся экземпляр из бирманского янтаря возрастом около ста миллионов лет. Ранее защитных структур не находили ни у одной гусеницы эпохи мезозоя.