Конвергентные аферисты: Как жуки-стафилиниды неоднократно эволюционировали в паразитов кочевых муравьев

Агрессивные колонии кочевых муравьев, марширующие по тропическому лесу, скрывают врагов в своих рядах. Самозванцы выглядят и пахнут как муравьи, маршируют с ними и даже ухаживают за ними. Но это не альтруистичные соседи по гнезду, а паразитические жуки, участвующие в игре обмана. Благодаря драматическим изменениям формы тела, поведения и химии феромонов жуки получают признание своих враждебных хозяев, обманывая муравьев, чтобы пировать на расплоде колонии.

Это явление эволюционировало не один раз. Вместо этого такие жуки возникали по крайней мере дюжину раз независимо от непохожих на муравьев предков. Это открытие, опубликованное 9 марта в Current Biology, свидетельствует о том, что эволюция способна повторяться удивительно предсказуемым образом.

"Эти жуки представляют собой новую и действительно поразительную систему конвергентной эволюции", — говорит соавтор исследования, эволюционный биолог Джозеф Паркер из Колумбийского университета и Американского музея естественной истории. "Это сложный симбиоз, который эволюционировал стереотипным образом несколько раз от свободноживущих предков".

Все жуки, подражающие муравьям, принадлежат к Staphylinidae, или жукам-стафилинидам, но их нельзя считать близкими родственниками: последний общий предок жуков в исследовании жил 105 миллионов лет назад, примерно в то время, когда люди отделились от мышей. "Исключительно то, что эта конвергентная система эволюционно древняя", — говорит Паркер. В то время как большинство других конвергентных систем, таких как зяблики Дарвина, трехиглые колюшки и цихлиды африканских озер, имеют возраст не более нескольких миллионов лет, эта вновь обнаруженная система восходит к раннему меловому периоду.

Учитывая этот большой возраст, Паркер и его соавтор Мунэтоси Маруяма из Музея Университета Кюсю утверждают, что их открытие бросает вызов гипотезе Стивена Дж. Гулда о том, что если бы время можно было перемотать назад и позволить эволюции повториться, возникли бы совершенно разные формы жизни. "Лента жизни была чрезвычайно предсказуемой всякий раз, когда жуки-стафилиниды и кочевые муравьи сходились вместе", — говорит Паркер. "Возникает вопрос: почему эволюция следовала по этому пути так много раз?"

Паркер и Маруяма предполагают, что хотя невозможно, чтобы самый последний общий предок жуков был двойником кочевого муравья, он, вероятно, обладал чертами, которые позволили бы его потомкам легко эволюционировать в паразитов кочевых муравьев. Свободноживущие жуки-стафилиниды вооружены железами, выделяющими защитные химические вещества, поэтому у жука, столкнувшегося с отрядом муравьев, шансы на выживание намного выше, чем у большинства насекомых. А поскольку стафилиниды — хищники, расплод колонии кочевых муравьев является привлекательным источником пищи. Эти черты, наряду с планом строения тела стафилинида — гибким и способным легко эволюционировать в муравьевидную форму для обмана хозяев — позволили жукам неоднократно проникать в общества кочевых муравьев.

"За последние 50-60 миллионов лет произошел взрывной рост численности муравьев, который должен был радикально изменить наземные экосистемы", — говорит Паркер. "Кочевые муравьи были частью этого. Они представили эту огромную нишу для эксплуатации, которую эти жуки были готовы использовать, и они делали это многократно и параллельно".

Сама статья посвящена секвенированию ДНК и реконструкции эволюционной истории, но на сбор образцов жуков для исследования ушло десять лет полевых работ. Маруяма и Паркер провели много часов в тропических лесах в поисках жуков. "Если вы достаточно долго наблюдаете за одной из этих колоний кочевых муравьев, возможно, один из каждых пяти тысяч муравьев, которые проходят мимо, окажется одним из этих жуков", — говорит Паркер. "Нужно иметь орлиный глаз, чтобы их разглядеть".

Исследование открывает множество вопросов о том, как возникла эта конвергентная система, некоторые из которых исследователи начинают решать, секвенируя полные геномы жуков-стафилинидов. "Насколько предсказуемой была молекулярная эволюция в каждой из этих конвергентных линий жуков? Это очевидный следующий шаг, который может выявить гены, участвующие в симбиозе муравьев и жуков", — говорит Паркер.

Паркер утверждает, что такие открытия заставляют нас изучать "недооцененные группы организмов". "Если мы хотим понять жизнь на Земле, мы должны изучать такие группы, как жуки-стафилиниды. Эти крошечные насекомые составляют самое большое семейство животных. Нам нужно знать, как они живут, как эволюционировали и какую роль играют в окружающей среде. Удивительные вещи происходят от этого".