Chrząszczy mirmecofilskie - nowy przykład przewidywalnej ewolucji • Alexander Khramov • Wiadomości naukowe na temat "elementów" • Ewolucja, entomologia

Chrząszcze mirmecofilskie – nowy przykład przewidywalnej ewolucji

Ryc. 1. A – żywe chrząszcze stafilinida Aleocharinae, B – stafilinida-myrmecophiles Aleocharinaepasożytniczy na nomadach, C – stafilinida Ecitophya a jego właścicielem jest nomadyczna mrówka Eciton (Peru) D – stafilinida Rosciszewskia a jego właścicielem jest nomadyczna mrówka Aenictus (Malezja), E – stafilinida Beyeria a jego właścicielem jest nomadyczna mrówka Neivamyrmex (Ekwador). Rysunek z omawianego artykułu wAktualna biologia

Molekularna analiza filogenetyczna przeprowadzona przez naukowców z Japonii i Stanów Zjednoczonych wykazała, że ​​podobne zmiany w morfologii stafilinidów Aleocharinaezwiązane z koczowniczymi mrówkami, powstały niezależnie od siebie co najmniej 12 razy. W związku z tym ewolucja działała w przewidywalny sposób: aby współżyć z nomadami, niezwiązane taksony musiały podnieść się do tego samego poziomu.

Kiedy w połowie XX wieku stało się jasne, że oprócz doboru naturalnego, przypadkowa zmienność genetyczna odgrywa ważną rolę w procesie ewolucyjnym, teoretyczni biolodzy zaczęli mówić o zasadniczej nieprzewidywalności przebiegu ewolucji. Tak więc w książce "Wypadek i konieczność" (1971) francuski biochemik i laureat Nagrody Nobla, Jacques Monod, napisał: "Czysta szansa, całkowicie za darmo, ale ślepa,u samych podstaw wielkiego budowania ewolucji: jest to centralna pozycja współczesnej biologii – nie jest już jedną z możliwych lub możliwych do wyobrażenia hipotez. Dziś jest to jedyna możliwa hipoteza. "Albo, jak głosi słynna wypowiedź amerykańskiego paleontologa Stephena Jaya Goulda, jeśli" cofniemy "ewolucję i uruchomimy ją ponownie, otrzymamy ekologiczny świat, który nie jest bardzo podobny do tego, co teraz widzimy. (patrz SJ Gould 1989. Cudowne życie: łupek mieszczański i natura historii).

Jednak w ostatnich latach różne przykłady konwergencji pokazały, że ewolucja nie zachowuje się tak nieprzewidywalnie, jak chcieliby tego fani przypadków Jego Królewskiej Mości. Na przykład organy elektryczne pojawiły się niezależnie w sześciu różnych grupach ryb – i we wszystkich z nich ekspresja tych samych genów zmieniła się w podobny sposób (patrz: Narządy elektryczne w różnych grupach ryb są regulowane podobnymi genami, Elementy, 01.07.2014). Okazuje się, że ewolucja nie może pójść tak, jak sobie życzysz – początkowa organizacja typu przodków pozwala przewidzieć, jakie zmiany wystąpią u jego potomków w określonych warunkach. Autorzy badania nad myrmekofilnymi chrząszczami Stafilinidae doszli do podobnego wniosku.Mirmekofile to organizmy blisko spokrewnione z mrówkami i żyjące na ich koszt.

Stafilinida (Staphylinidae) jest jedną z największych rodzin królestwa zwierząt, liczącą ponad 60 tysięcy gatunków w 32 podrodzinach, a wśród nich jest więcej Myrmekofilów niż pośród wszystkich innych owadów łącznie. Szczególnie wśród nich jest wiele myrmekofilnych chrząszczy Aleocharinae, największa podróbka Stafilinid (około 16 tysięcy gatunków). Wśród nich jest słynny Lomekhaus, który niczego nie podejrzewające mrówki żywią, biorąc je za swoje potomstwo. Jednak w wyglądzie lomehuza i większości innych stafilinid-myrmekofilów z tej podrodziny nie ma nic wspólnego z mrówkami – wyglądają one podobnie jak typowe wolnożyjące stafilinidy.

Ale jest w Aleocharinae trzy tuziny rodzajów, dorosłe chrząszcze, które są bardzo podobne do swoich nosicieli z powodu zwężenia brzucha przypominającego łodygę mrówek, wydłużonych kończyn i mrówkowych macierzy antenowych z wydłużonym pierwszym segmentem (ryc. 1). Te owady pasożytują na nomadycznych mrówkach Starego i Nowego Świata.Niektórzy badacze zjednoczyli wszystkie te rodzaje w plemieniu Dorylomimini, zakładając, że wszystkie pochodzą od jednego przodka, który pasożytował na przodku koczowniczych mrówek Dorylinae. Wraz z powstaniem nowych pokoleń koczowniczych mrówek zwiększyła się różnorodność związanych z nimi Staphilinidae (patrz C. H. Seevers 1965). Systematyka, ewolucja i zoogeografia staphylinid beetle, związana z mrówkami wojskowymi (Coleoptera, Staphylinidae)).

Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez naukowców z Japonii i Stanów Zjednoczonych wykazały, że tak nie było. Stafilinidae, niezwiązane bliskim pokrewieństwem, niezależnie osiedliły się na koczowniczych mrówkach, jednocześnie uzyskując taki sam mrówkowaty wygląd. Aby to udowodnić, naukowcy zgromadzili staphilinids związane z 5 z 7 rodzajów koczowniczych mrówek Dorylinae. Nie było tak łatwo to zrobić – czasami jeden mirmekofil odpowiada za 5 000 mrówek, a żeby rozpoznać go w kolumnie mrówki w marszu, potrzebujesz dobrego oka. Porównując zebrane staphilinids na kilku genach jądrowych i mitochondrialnych z innymi rodzajami podrodziny, autorzy artykułu odkryli, że forma mrówkowa to staphylinids. Aleocharinae niezależnie pozyskane co najmniej 12 razy (ryc. 2)!

Ryc. 2 Molekularny kladogram podrodziny stafilinid chrząszczy Aleocharinae. Numerowane i oznaczone w kolorze pomarańczowym taksonów, które nabyły formę mrówek, pomarańczowe strzały wskaż ich gospodarzom. Rysunek z omawianego artykułu w Aktualna biologia

Sądząc po danych z analizy filogenetycznej, ostatni wspólny przodek Staphylinida-Mirmekofilów związanych z nomadami żył 105 milionów lat temu – mniej więcej w połowie okresu kredowego (ryc. 3). Dla porównania, ostatni przodek myszy i człowieka istniał 75 milionów lat temu (patrz A. T. Chinwalla i in., 2002).). Teraz wyobraź sobie, że niektóre szczury, makaki, lemury i chomiki 12 razy z rzędu, nie rozmawiając ze sobą, stały się jak dwie krople wody podobne, powiedzmy, do żółwia. Ale tak właśnie stało się ze stafilinidami Aleocharinae – za każdym razem od kolizji przedstawicieli tej podrodziny z koczownicze mrówki uzyskały taki sam wynik. Cóż, jak nie mówić o przewidywalności ewolucji?

Ryc. 3. Szacowany czas rozbieżności taksonów Stafilinidów Aleocharinae. Numerowane i oznaczone w kolorze pomarańczowym taksonów, które nabyły formy mrówek. Ma jest milion lat temu. Rysunek z omawianego artykułu w Aktualna biologia

Być może chodzi o to, że życie w rodzinach koczowniczych mrówek oznacza bardzo duży stopień integracji w ich "życiu".Stafilinidy muszą nieustannie poruszać się po swoich panach, polują i czyścą mrówki, tak jak mrówki robią sobie nawzajem, wreszcie, gronkowce, na równi z resztą rodziny, jedzą zdobycz przyniesioną przez zbieraczy. Czasami, podróżując do nowego miejsca, zmuszają mrówki, by się nosiły. Aby mrówki podczas tych wszystkich manipulacji nie rozpoznały oszustów po dotknięciu, muszą naśladować zarysy ciała w jak największym stopniu pod ich panami.

Sądząc z danych molekularnych, pojawienie się nowoczesnych rodzajów stafilinidów Aleocharinaezwiązane z koczowniczymi mrówkami, występowały w paleocenie i eocenie. W tym czasie, zgodnie z zapisami kopalnymi, nastąpił gwałtowny wzrost liczby mrówek w ekosystemach. Można to prześledzić na przykład przez włączenie do bursztynu. Nawet w birmańskim bursztynie, którego wiek wynosi około 100 milionów lat (w połowie kredy), znaleziska mrówek są rzadkie. W bursztynie bałtyckim (późny eocen) ich liczba dramatycznie wzrasta. Otóż ​​w mioceńskim bursztynie meksykańskim i dominikańskim liczba mrówek przekracza już limit.

Wiele bezkręgowców utraciło swoją ekspansję, ale nie Stafilinidów. Aleocharinae – dzięki obecności specjalnej gruczoły tergalnej na końcu brzucha nauczyli się manipulować zachowaniami mrówek, które otworzyły przed nimi kuszące możliwości myrmekofilii – życia na wszystko, co jest gotowe.

Źródło: Munetoshi Maruyama, Joseph Parker. Konwergencja głębokiego czasu w Rove Beetle Symbionty mrówek armii // Aktualna biologia. 2017. V. 27. P. 920-926.

Zobacz także o innych chrząszczach myrmecofilnych pasożytujących na nomadycznych mrówkach:
1) Beetle beetle, "Elements", 02/15/2017.

O przewidywalnej ewolucji:
1) Metody adaptacji bakterii do różnych temperatur okazały się przewidywalne, "Elementy", 03/16/2017.

Alexander Khramov


Like this post? Please share to your friends:

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