Палеонтологи обнаружили переходную форму между комарами и мухами
Древнее насекомое жило на территории Франции 245 миллионов лет назад
Энтомологи из России и Израиля обнаружили, что ископаемое насекомое Gallia alsatica, которое жило в середине триаса на территории современной Франции, могло быть переходной формой между длинноусыми и короткоусыми двукрылыми — то есть между комарами и мухами. На это указывают особенности жилкования крыльев G. alsatica и строение его антенн. Ранее считалось, что этот вид относится к семейству мух-бекасниц. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Diversity.
Энтомологам известно более ста тысяч видов двукрылых насекомых (Diptera). Все это разнообразие можно разделить на две большие группы: длинноусых (Nematocera) и короткоусых (Brachycera). К первой из них относятся комары, а ко второй — различные мухи. У представителей длинноусых двукрылых антенны, как правило, удлиненные и состоят из шести и более члеников, а для короткоусых характерны укороченные антенны из трех члеников. Впрочем, у некоторых короткоусых двукрылых члеников в антеннах намного больше — в таком случае их можно отличить по третьему членику, который сильно увеличен по сравнению со следующими.
Короткоусые двукрылые считаются более эволюционно продвинутыми. Поэтому предполагается, что сначала в процессе эволюции появились длинноусые двукрылые, от которых позднее произошли короткоусые. Однако о том, когда и как это произошло, известно немногое. В палеонтологической летописи двукрылые насекомые появляются в среднем триасе. Например, на местонахождении Гре-а-Вольция в Вогезских горах на северо-востоке Франции, возраст которого составляет около 245 миллионов лет, были обнаружены около 70 экземпляров двукрылых. Они принадлежат к нескольким видам длинноусых и единственному виду короткоусых, получившему название Gallia alsatica. Основываясь на особенностях жилкования крыльев, специалисты отнесли его к современному семейству бекасниц (Rhagionidae), которое считается самым примитивным среди короткоусых двукрылых и представлено многочисленными ископаемыми начиная со средней юры.
Палеонтологи Елена Лукашевич (Elena D. Lukashevich) из Палеонтологического института РАН и Майк Мостовский (Mike B. Mostovski) из Тель-Авивского музея естественной истории решили подробнее изучить историю происхождения короткоусых двукрылых. Исследователи изучили ранее собранный материал из местонахождения Гре-а-Вольция и обнаружили несколько неизвестных ранее экземпляров G. alsatica. Проанализировав их строение, Лукашевич и Мостовский пришли к выводу, что жилкование крыльев у этих насекомых отличается от такового у бекасниц, а антенны скорее напоминают комариные: они состоят из шестнадцати почти одинаковых члеников, третий из которых ничем не отличается от остальных.
Таким образом, G. alsatica не принадлежит ни к семейству бекасниц, ни к короткоусым двукрылым вообще. Лукашевич и Мостовский приняли решение отнести его к новому семейству Galliidae, которое, с точки зрения морфологии, является переходной формой между длинноусыми и короткоусыми двукрылыми. Больше всего G. alsatica напоминает ископаемых двукрылых Prosechamyia dimedia и P. trimedia, которые жили на территории США в позднем триасе — 227-208,5 миллиона лет назад. Другими возможными родственниками (а заодно и предками короткоусых двукрылых) могли бы быть представители группы Protorhyphidae, которые также представлены на местонахождении Гре-а-Вольция. Судя по всему, в среднем триасе на планете существовали только такие переходные формы, которых авторы назвали «длинноусыми короткоусами», а настоящие короткоусые двукрылые появились позже, на рубеже триаса и юры.
Ранее мы рассказывали о том, как палеонтологи описали новый вид ископаемых мух-длиннохоботниц из эоценовых отложений Германии. Находка особенно интересна тем, что в брюшке древнего насекомого сохранилась пыльца, съеденная незадолго до гибели. Исследователям удалось установить, каким растениям она принадлежала. На основе этих данных авторы сделали вывод, что мухи были важными опылителями уже около 47,5 миллиона лет назад.
Женским особям, вероятно, нужна более эффективная защита в период размножения
Зоологи обнаружили, что концентрация нейропаралитического яда тетродотоксина в коже самок западноамериканских тритонов выше, чем у самцов. Вероятно, такой половой диморфизм объясняется тем, что женские особи этих амфибий более уязвимы перед хищниками в сезон размножения и откладки икры — и потому нуждаются в дополнительной защите. Кроме того, самки могут передавать токсин или, возможно, производящих его симбиотических бактерий потомству. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Frontiers in Amphibian and Reptile Science. Западноамериканские тритоны (Taricha) чрезвычайно ядовиты. В их коже и икре содержится нейропаралитический яд тетродотоксин, способный серьезно навредить здоровью хищника или даже убить его. Предполагается, что эти амфибии стали такими ядовитыми в результате гонки вооружений с обыкновенными подвязочными змеями (Thamnophis sirtalis). По мере того как змеи вырабатывали устойчивость к тетродотоксину, тритоны производили его во все больших концентрациях. Это эволюционное противостояние продолжается и в наши дни. При этом остается неясным, производят ли тритоны тетродотоксин самостоятельно или за счет симбиотических бактерий. Специалистам известно, что концентрация тетродотоксина в коже западноамериканских тритонов сильно колеблется между видами и даже в пределах одного вида. Например, самым ядовитым представителем рода считается желтобрюхий тритон (T. granulosa), распространенный от Калифорнии до Южной Аляски. У популяций этого вида с севера Орегона концентрация тетродотоксина в коже выше, чем у популяций из штатов Калифорния и Вашингтон. А на острове Ванкувер желтобрюхие тритоны вообще почти не ядовиты. Команда зоологов под руководством Гэри Буччарелли (Gary M.Bucciarelli) из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе предположила, что самцы и самки западноамериканских тритонов тоже могут отличаться друг от друга по степени ядовитости. Например, такой половой диморфизм характерен для лягушек из семейства древолазов (Dendrobatidae) — а у некоторых хвостатых амфибий между полами различается концентрация отдельных компонентов яда. Буччарелли и его коллеги с 2012 по 2020 год взяли образцы кожи у 858 взрослых западноамериканских тритонов, принадлежащих к 38 калифорнийским популяциям. В выборку включили представителей всех четырех видов рода: уже упомянутого T. granulosa и эндемичных для Калифорнии T. torosa, T. sierrae и T. rivularis. Исследование подтвердило предыдущие наблюдения, согласно которым самцы и самки западноамериканских тритонов достоверно отличаются по массе тела и высоте хвоста. При этом в пределах одной популяции концентрация тетродотоксинов в коже женских особей в среднем оказалась выше, чем у мужских. Эта закономерность оказалась верной как для обычных самок, так и для самок, вынашивающих икру. Концентрация яда в коже самцов и самок из одной популяциях синхронно колебалась с течением времени. Однако у женских особей эти изменения оказались более выраженными. Кроме того, у особей тяжелее 28 граммов была выявлена положительная корреляция между массой тела и концентрацией тетродотоксина в коже. Это свидетельствует, что производство яда в повышенных количествах требует от организма значительных затрат и потому доступно лишь для крупных особей. Исследователи отмечают, что самки западноамериканских тритонов очень уязвимы перед хищниками в период размножения, особенно в процессе откладки икры. В таких условиях им выгодно вырабатывать повышенные концентрации тетродотоксина для защиты от врагов. Кроме того, если самки вырабатывают яд самостоятельно, то они могли бы передавать его отложенным икринкам. В таком случае потомство самых ядовитых самок имело бы наиболее эффективную защиту от хищников и максимальные шансы на выживание. Если же верна гипотеза о бактериальной природе тетродотоксина, то женские особи могли бы передавать отложенным икринкам симбионтов. Учитывая, что концентрация яда в коже самок не зависит от того, вынашивают они икру или нет, авторы склоняются ко второму предположению. Буччарелли и его соавторы также допускают, что западноамериканские тритоны могут использовать тетродотоксин в качестве химического средства общения, в первую очередь в брачный период. Это может объяснять, почему его концентрация синхронно меняется у самцов и самок. Возможно, самки привлекают самцов с помощью тетродотоксина — и стимулируют их самих увеличивать выработку этого соединения. Ранее мы рассказывали, как зоологи научились использовать собак для поиска по запаху гребенчатых тритонов (Triturus cristatus) — редких амфибий, которые вне сезона размножения прячутся под землей. В экспериментах специально обученный английский спрингер-спаниель смог вынюхать тритонов с двухметрового расстояния с точностью 87,5 процента — и через слой почвы с точностью 88 процентов.
