В развитии ящериц и птиц открылись ускорения

Длинные ноги и нервное поведение «закрепились» всего за 80 лет. На что ещё способны защищающиеся ящерицы? (фото Tracy Langkilde)

Новости о быстрой эволюции того или иного вида животных появляются всё чаще. Что это — новые технические возможности учёных или же мы и вправду наблюдаем ускорение? Одновременно две научные группы докладывают о важных открытиях: вмешательстве в эволюцию ящериц огненных муравьёв и рекорде скорости появления новых видов у птиц.

Мы уже рассказывали о скоростной эволюции спасающихся бабочек, ящериц туатаров, вьюрков и даже сорняков. Кстати, недавно учёные доказали, что вылов рыбы и охота ускоряют изменение популяций животных аж на 300%.

Теперь к этому списку можно добавить заборных игуан или сцелопорусов (Sceloporus). Многолетнее соседство с агрессивными огненными муравьями (Solenopsis) привело к удлинению лап и изменению поведения взрослых особей этих ящериц.

Огненные муравьи появились на юго-востоке США случайно. По общепринятым представлениям, их завезли из Южной Америки через порты Алабамы в 30-х годах прошлого века.

Как и другие ящерицы, существа со странным названием заборные игуаны (здесь показан вид Sceloporus undulatus) любят погреться на солнышке. На этом фото хорошо различимы защитные чешуйки ящерицы (фото Tracy Langkilde).

В Северной Америке у представителей вида Solenopsis invicta совсем нет конкурентов (естественных хищников). Учёные полагают, что если не найти на них управу, то в скором времени 50% всей надводной поверхности Земли будет заселено этими злостными вредителями.

Поговаривают, что их никакая химия не берёт. По этой причине на них поначалу натравили мух-горбаток, а затем и вирусы. Однако не только людям захватчики приносят множество хлопот.

Одному восьмисантиметровому сцелопорусу достаточно 12 укусов этих насекомых, чтобы отправиться на тот свет. Заметим, что кровожадные мураши, убив жертву всего за минуту, затем обгладывают её скелет до самых косточек (белок особенно необходим муравьиному потомству).

Чтобы хоть как-то избавиться от быстроногой мелочи, ящерицы выработали особую тактику защиты: они начинают яростно дёргаться и подпрыгивать, чтобы стряхнуть жалящих их насекомых, и, понимая, что вступили в неравную схватку, в конце концов, убегают. Муравьи не успевают забраться под чешуйки на теле пресмыкающихся и впрыснуть яд в мягкие ткани.

В пресс-релизе университета есть видео (файл MOV, 10 мегабайт), иллюстрирующее реакцию атакованного сцелопоруса.

Особь Sceloporus undulatus может вырасти до 18-сантиметровой длины (фото Tracy Langkilde).

В ходе эксперимента биолог Трэйси Ленгкилде (Tracy Langkilde) из университета Пенсильвании изучила поведение взрослых особей (по 20 мужских и женских) из четырёх популяций заборных игуан (тех, что не имеют опыта общения с огненными муравьями, и тех, «знакомство» которых длится уже 23, 54 и 68 лет).

Биолог выяснила, что там, где ящерицы и муравьи сосуществуют большее количество лет, задние конечности пресмыкающихся длиннее, а поведение в случае встречи с муравьями более агрессивное.

Так, больше половины сцелопорусов из Арканзаса (здесь огненные муравьи почти не встречаются) вообще не реагировали на насекомых. Они сидели смирно, будто ожидая, что муравьи сами уйдут, рассказывает Трэйси и тут же добавляет, что в ходе эксперимента ни одна ящерица не пострадала (неопытных ротозеев убирали от муравьёв до того, как последние успевали причинить животному какой-либо ощутимый вред).

В то же время 80% представителей рода Sceloporus из Алабамы, где огненные муравьи обитают уже порядка 68 лет, не стали дожидаться медленной смерти (яд поначалу парализует животное). Именно у этих ящериц Лангкилде обнаружила удлинение лап.

Судя по всему, более длинные конечности «закрепились» в ходе естественного отбора: те особи, что смогли выжить после атаки огненных муравьёв (стряхнуть с себя врагов и убежать), передали свои гены потомству.

Чтобы выяснить, является ли подобная адаптация эволюционным изменением (или же ящерицы учатся по мере взросления), учёные обратились к молодняку сцилопорусов.

Лангкилде резонно предположила, что если подобному поведению можно научиться, то молодые особи из тех мест, где мало огненных муравьёв, не будут реагировать на опасность. Если же черта закрепилась в ходе эволюции, то прыгать и дёргаться должны будут молодые представители только из тех мест, что уже давно «заражены» Solenopsis invicta.

«Наука есть наука, и мы часто получаем то, чего совершенно не ожидаем: все молодые особи сцелопорусов как могли защищались от муравьёв», — смеётся Трэйси.

Трэйси и одна из подопытных ящериц. Чтобы ни одна из особей не погибла от укусов, учёные вытаскивали животных из кишащей муравьиной кучи спустя минуту с начала эксперимента (фото Penn State).

Поразмыслив над полученными данными, научная группа Лангкилде пришла к выводу, что для молодняка любые, даже не ядовитые муравьи представляют опасность (потому и появляется такая вот защитная тактика).

В тех местах, где нет огненных муравьёв, по мере взросления ящериц необходимость в её использовании отпадает, так как чешуйки на теле взрослых особей являются достаточной защитой от насекомых. Кроме того, прыжки могут выдать незаметную на общем фоне ящерицу, привлечь внимание других хищников. Там же, где в большом количестве присутствуют представители рода Solenopsis, необычное поведение спасает жизни и передаётся из поколения в поколение.

О других своих выводах Трэйси и её коллеги рассказали в статье, которая появится в первом номере журнала Ecology за 2009 год.

Трудно не согласиться, что перед нами ещё один пример скоростной адаптации к изменяющимся условиям окружающей среды.

В ближайшем будущем биологи хотят отснять движения сцелопорусов на высокоскоростную видеокамеру и выяснить, как именно более длинные задние лапы помогают ящерицам. «Эта биологическая особенность, вероятно, позволяет им более эффективно стряхивать ползающих по телу муравьёв и быстрее убегать», — говорит Трэйси.

Многоножка (точнее то, что от неё осталось), атакованная огненными муравьями (фото Tracy Langkilde).

Некоторые учёные, узнав о проведённом исследовании, с оптимизмом заявляют, что если уж ящерицы смогли так быстро приспособиться к опасному соседству, то и к климатическим изменениям они как-нибудь уж адаптируются. А если распространить эту гипотезу на все остальные виды, то и паниковать по поводу негативного влияния глобального потепления на численность и разнообразие животных не стоит.

Ещё одно любопытное открытие сделали биологи из Американского музея естествознания (American Museum of Natural History). Они выяснили, что птицы рода белоглазки (Zosterops) являются рекордсменками по скорости появления новых видов – 2,24-3,16 на каждый уже имеющийся вид за миллион лет. Напомним, что общемировой рекорд (во всём животном мире) удерживают рыбки цихлиды: эти и вовсе сформировали около тысячи новых видов всего за 500 тысяч лет.

Название белоглазкам дали по характерной белой каёмке вокруг глаз этих пернатых.

Представители семейства белоглазковые (Zosteropidae) распространены почти по всему восточному полушарию. Это семейство давно известно исследователям своим разнообразием. Ещё 30 лет назад биологи Эрнст Майр (Ernst Mayr) и Джаред Даймонд (Jared Diamond), путешествуя по Соломоновым островам, обратили внимание, что в отличие от всех остальных птиц эти на каждом острове имеют какие-то свои особые отличия.

Zosterops splendidus, как и ещё семь других видов этого же семейства, обитает лишь на небольшом островке Ранонгга (Ranongga) (фото Filardi/CBC/AMNH).

«Они совершенно необычные, пару популяций разделяет полоска воды всего лишь в пару километров шириной, но это уже разные виды», — рассказывает ведущий исследователь Кристофер Филарди (Christopher Filardi). Другие птицы легко преодолели бы его и обменялись генами, но белоглазковые по каким-то причинам этого не делают.

Филарди и его помощники решили исследовать этот феномен на молекулярном уровне (изучили ядерную и митохондриальную ДНК). О своих результатах они отчитались в статье, опубликованной в «Слушаниях национальной академии наук США» (Proceedings of the National Academy of Sciences — PNAS).

Новые данные свидетельствуют о том, что большинство из более чем сотни видов семейства Zosteropidae (включая и род Zosterops) эволюционировали совсем недавно, и это несмотря на то что белоглазковых можно найти в Азии, Африки и на островах вплоть до Океании.

Другой вид из семейства белоглазковых Zosterops Vellalavellae (фото Filardi/CBC/AMNH).

«Когда мы начали сопоставлять полученные цифры, то были шокированы»,- рассказывает в пресс-релизе музея один из членов команды Роб Мойли (Rob Moyle).

Лишь некоторые виды животных могут соревноваться с Zosteropidae по скорости появления новых видов. Непонятной остаётся причина такой скоростной эволюции и диверсификации. В отличие от тех же цихлид на этих птиц не влияют какие-либо факторы окружающей среды.

Вероятнее всего, наблюдаемое явление определяется наследственностью самих птиц, присущими только им особенностями. Стайность, способность выживать в самых разных условиях, короткий период появления фертильности у женских особей (всего четыре месяца на фоне года у других тропических певчих птах) – лишь некоторые из них.

При этом белоглазковые не только быстро образуют новые виды, но и распространяются на дальние расстояния.

Среди ящериц самыми быстро эволюционирующими являются туатары (фото Sue Keall и Vivian Ward).

«Я очень рад увидеть молекулярное свидетельство тех идей, которые я вынашивал последние несколько десятилетий», — говорит Даймонд, который сейчас работает в стенах Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.

Филарди добавляет, что, несмотря на тщательный анализ данных, он и его коллеги до сих пор не могут с уверенностью ответить на вопрос, действительно ли так уникально семейство Zosteropidae или же учёные просто-напросто застали их в период ускоренной эволюции.



Вылов и охота ускоряют эволюцию животных на триста процентов

15 января 2009

Круротарзаны уступили власть динозаврам волею случая

23 декабря 2008

Найден источник возбудителя простуды

1 декабря 2008

Обнаружены следы гигантских одноклеточных организмов

24 ноября 2008

Учёные связали человеческие волосы с когтями ящериц

14 ноября 2008