Эволюция смертельных схваток у паутинных клещей

Самцы животных в дикой природе часто дерутся за самок, но эти схватки редко заканчиваются смертью. Мёртвый или тяжело раненый самец не может передать свои гены. Почему же самцы в некоторых колониях крошечного паутинного клеща (Stigmaeopsis miscanthi) проявляют агрессивное, иногда смертельное поведение по отношению к соперникам, а в других колониях — нет, и как такое поведение эволюционировало? Исследование, опубликованное в журнале Ecology and Evolution под руководством профессора Юки Сато из Университета Цукубы (Япония), показывает, что уровень агрессии самцов этого клеща, вероятно, определяется местом их обитания.

Эти социальные клещи живут на китайской серебристой траве (Miscanthus sinensis), создавая из шёлка общие укрытия на нижней стороне листьев для защиты колонии. Они коллективно выращивают потомство, а самцы защищают сородичей от хищных клещей. В некоторых популяциях самцы внутри одной колонии убивают друг друга, доминируют и создают гаремы. Агрессивность между самцами одной колонии низкая в холодных регионах, высокая — в тёплых и умеренная — в субтропических регионах Японии.

Профессор Сато объясняет это с помощью теории кин-отбора, согласно которой особи эволюционно склонны помогать генетически родственным особям. Она предполагает, что спаривание мать-сын происходит в холодных регионах гораздо чаще, чем в тёплых. Самки впадают в диапаузу (подобие спячки) и могут перезимовать. Самцы в диапаузу не впадают, но некоторые зимуют в тёплых регионах. Перезимовавшие девственные самки должны спариться с самцами, чтобы произвести дочерей. Если самцов нет, самки производят гаплоидных сыновей из неоплодотворённых яиц, а затем спариваются с ними, чтобы получить диплоидных дочерей и основать весеннее гнездо.

Таким образом:

• В холодных регионах самцы встречают только родственных самцов.
• В тёплых регионах перезимовавшие самки могут избежать спаривания с сыновьями, так как зимуют и некоторые самцы. Поэтому самцы встречают как родственных, так и неродственных самцов.
• В субтропических регионах самцы встречают только неродственных самцов.

Теория предсказывает, что при совместном существовании родственных и неродственных самцов, самец с большей вероятностью убьёт неродственного чужака, чем брата или дядю. Поэтому убийства самцов часто происходят именно в тёплых регионах.

Чтобы проверить эту теорию, исследователи изучили агрессивность и филогенетику (эволюционные связи) различных популяций клещей, распространённых вдоль двух сухопутных мостов между Японским архипелагом и восточной частью Евразийского континента.

Поскольку агрессивное поведение самцов может варьироваться в зависимости от условий эксперимента, учёные использовали тот факт, что в драках самцы используют первую пару ног: обычно побеждает самец с более длинными первыми ногами. Измерив относительную длину первой ноги у 42 популяций, клещей разделили на три формы агрессии: низкую, высокую и умеренную. Эти формы соответствовали географическому происхождению: низкая — в холодных регионах, умеренная — в субтропических, высокая — в тёплых.

Чтобы понять, как возникло это географическое разнообразие, исследователи создали сложные компьютерные симуляции различных гипотетических сценариев миграционной истории. Они также учли историческое расширение ареала растения-хозяина — китайской серебристой травы.

Наиболее вероятным оказался сценарий, при котором клещ расширял ареал вместе с растением. Популяции с умеренной агрессией в субтропиках, вероятно, были предковой группой. Две другие формы возникли во время миграции на север:

• Низкая форма отделилась от умеренной во время последнего ледникового периода (20 000–40 000 лет назад).
• Высокая форма отделилась от умеренной в конце или после последнего ледникового периода (5 494–10 988 лет назад).

Это указывает, что высокая форма агрессии довольно молода и появилась в Японии в конце или после пика последнего оледенения (около 21 000 лет назад), когда вернулся более тёплый и влажный климат, а Японский архипелаг полностью отделился от Евразийского континента и островов Тайвань. Результаты также предполагают, что клещ вторгался в Японию более одного раза, что привело к современному частично перекрывающемуся распространению низкой и высокой форм в восточной Японии.

Таким образом, агрессивность самцов паутинного клеща связана с географическим положением и климатом: с ростом температуры растёт и их агрессия.