Яды улиток отражают снижение конкуренции
Исследование ядовитых улиток на удалённых островах Тихого океана раскрывает генетические основы экологического феномена, который интересовал учёных со времён Дарвина.
Исследование эволюционных биологов Мичиганского университета Тома Дуда и Тэхвана Ли будет опубликовано 20 мая в открытом журнале PLoS ONE.
Учёные изучили экологическое высвобождение — феномен, который считается причиной некоторых из самых драматичных диверсификаций живых существ в истории Земли. Он происходит, когда популяция освобождается от бремени конкуренции, либо из-за вымирания конкурентов, либо из-за колонизации новой территории, где конкурентов мало или нет совсем. В результате «освобождённая» популяция расширяет свой рацион или среду обитания, осваивая ресурсы, которые были бы недоступны при наличии конкурентов. Считается, что это расширение движет эволюцией адаптаций для использования новых ресурсов, например, ядов, «заточенных» под более широкий спектр добычи.
«Хотя существует множество примеров расширения популяций в различные ниши после экологического высвобождения, мало что известно об эволюции генов, связанных с этим феноменом», — сказал Том Дуд.
Для исследования процесса учёные использовали естественный эксперимент с видом конусных улиток (Conus miliaris), обитающих в мелководье от Красного моря и восточного побережья Африки до острова Пасхи. В большинстве мест обитания у C. miliaris много конкурентов, и они питаются всего тремя видами морских червей. Но на острове Пасхи, где у улиток практически нет конкурентов, их рацион гораздо шире и включает множество дополнительных видов червей.
Конусные улитки парализуют добычу ядом, состоящим из различных конотоксинов. Поскольку разные виды (а иногда и разные популяции) конусных улиток имеют как различные пищевые предпочтения, так и различный состав яда, была выдвинута гипотеза, что естественный отбор формировал яд конкретных видов для наиболее эффективного паралича их излюбленной добычи.
Чтобы проверить эту гипотезу, Дуд и Ли изучили два гена конотоксинов и сравнили закономерности их изменчивости у улиток с острова Пасхи с таковыми у улиток с Гуама и Американского Самоа, где улитки не испытали экологического высвобождения.
«На острове Пасхи, где улитки едят гораздо больше, чем в других местах, мы видим, что преобладают другие токсины. Это говорит о том, что на эти гены токсинов действовал естественный отбор», — сказал Дуд. — «Эти результаты подразумевают, что экологическое высвобождение связано с сильным давлением отбора, которое сопутствует эволюции новых экологических стратегий».