Gândacii mirmecophile - un nou exemplu de evoluție previzibilă • Alexander Khramov • Știința științifică despre "Elemente" • Evoluția, entomologia

Gândacii mirmecophile – un nou exemplu de evoluție previzibilă

Fig. 1. A – gandacii stafilinida liberi-vii Aleocharinae, B – stafilinida-miromecofile Aleocharinaeparazit pe furnici nomazi, C – stafilinida Ecitophya iar proprietarul său este un furnică nomadă Eciton (Peru), D – stafilinida Rosciszewskia iar proprietarul său este un furnică nomadă Aenictus (Malaezia) E – stafilinida Beyeria iar proprietarul său este un furnică nomadă Neivamyrmex (Ecuador). Figura din articolul discutat înBiologie actuală

Analiza filogenetică moleculară efectuată de cercetători din Japonia și Statele Unite a arătat că schimbări similare în morfologia stafilinidelor Aleocharinaeasociate cu furnicile nomade, care apar în mod independent de cel puțin 12 ori. În consecință, în acest caz, evoluția a acționat într-un mod previzibil: pentru a coabita cu furnicile nomade, taxele independente trebuiau să se ridice la același standard.

Când până la mijlocul secolului al XX-lea a devenit evident că, în afară de selecția naturală, variația genetică aleatorie joacă un rol important în procesul evolutiv, biologii teoretici au început să vorbească despre imprevizibilitatea fundamentală a evoluției. Deci, în cartea sa "Accident și necesitate" (1971), biochimistul francez și laureatul Nobel, Jacques Monod, au scris: "Șansă pură, absolut liberă,chiar la baza unei mari clădiri a evoluției: aceasta este poziția centrală a biologiei moderne – nu mai este una dintre ipotezele posibile sau imaginabile. Astăzi, aceasta este singura ipoteză posibilă. "Sau, așa cum afirmă faimoasa declarație a paleontologului american Stephen Jay Gould, dacă vom relua evoluția înapoi și o vom lansa din nou, vom obține o lume organică care nu este foarte asemănătoare cu ceea ce vedem acum. (vezi SJ Gould 1989. Viața minunată: șistul burghez și natura istoriei).

Cu toate acestea, în ultimii ani, diferite exemple de convergență au arătat că evoluția nu se comportă așa de imprevizibil cum ar dori fanii cazului Majestății Sale. De exemplu, organele electrice au apărut independent în șase grupuri diferite de pești – și în toate acestea expresia acelorași gene sa schimbat într-un mod similar (vezi: Organele electrice din diferitele grupuri de pești sunt reglementate de gene similare, Elementy, 01.07.2014). Se pare că evoluția nu poate merge așa cum vă place – organizarea inițială a tipului ancestral permite să se prevadă ce schimbări vor avea loc în descendenții săi stabiliți în anumite condiții. Autorii unui studiu cu privire la gândacii myrmecophilici Stafilinidae au ajuns la o concluzie similară.Mirmecophiles sunt organisme care sunt strâns legate de furnici și, de regulă, trăiesc pe cheltuiala lor.

Stafilinida (Staphylinidae) este una dintre cele mai mari familii ale regnului animal, numarand mai mult de 60 de mii de specii in 32 de subfamilii, iar printre acestea se numara mai multi Myrmecophiles decat in randul celorlalte insecte combinate. Mai ales mulți gândaci miermecophilous sunt printre Aleocharinae, cea mai mare subfamilie Stafilinid (aproximativ 16 mii de specii). Printre ei se numără celebrul Lomekhaus, care furnizează alimentele care nu se susțin, luând-o pentru descendenții lor. Cu toate acestea, în apariția lui lomehuz și a celor mai mulți stafilinizi-miromecofili din această subfamilie nu există nimic în comun cu furnicile – ele arată aproximativ la fel ca și stafilinidele tipice care trăiesc liber.

Dar există în Aleocharinae trei zeci de genuri, gândaci adulți fiind foarte asemănători cu gazdele lor datorită unui abdomen îngust asemănător cu o tulpină de furnici, membre alungite și antene formice formate cu un prim segment alungit (figura 1). Aceste bug-uri parazitează pe furnicile nomade din Lumile Vechi și Noi.Unii cercetători au unit toate aceste genuri în trib Dorylomimini, presupunând că toți au coborât dintr-un singur strămoș care a parazit strămoșul furnicilor nomazi Dorylinae. Pe măsură ce s-au format toate noile generații de furnici nomazi, diversitatea Stafilinide asociată cu acestea a crescut (vezi C. H. Seeers 1965. Sistematica, evoluția și zoogeografia gândacilor stafilinide, Staphylinidae)).

Cu toate acestea, cele mai recente cercetări efectuate de oamenii de știință din Japonia și Statele Unite au arătat că acest lucru nu a fost cazul. Stafilinidae, care nu au o rudă apropiată, s-au stabilit în mod independent la furnicile nomade, obținând același aspect de furnică. Pentru a dovedi acest lucru, oamenii de stiinta au colectat stafilinele asociate cu 5 din 7 genuri de furnici nomazi Dorylinae. Nu a fost atât de ușor să faceți acest lucru – uneori un mirmekofil reprezintă 5 000 de furnici și, pentru ao recunoaște într-o coloană de furnici pe marș, aveți nevoie de un ochi fermecător. Prin compararea stafilinelor colectate pe mai multe gene nucleare și mitocondriale cu alte genuri ale subfamiliei, autorii articolului au aflat că forma de furnică este stafilinide. Aleocharinae achiziționate independent de cel puțin 12 ori (figura 2)!

Fig. 2. Cladograma moleculară a subfamiliei gândacilor stafilinide Aleocharinae. Numărătoare și marcate în portocaliu taxele care au dobândit forma de furnică, portocaliu săgeți indicați-le gazdei lor. Figura din articolul discutat în Biologie actuală

Judecând după datele analizei filogenetice moleculare, ultimul strămoș comun al Staphylinid-Mirmecophilus asociat cu furnici nomazi a trăit 105 milioane de ani în urmă – aproximativ în mijlocul perioadei cretacice (Fig.3). Pentru comparație, ultimul strămoș al șoarecelui și al omului a existat acum 75 milioane de ani (vezi A. T. Chinwalla et al., 2002)). Acum, imaginați-vă că unii șobolani, macaci, lemuri și hamsteri de 12 ori la rând, fără a vorbi unul cu celălalt, au devenit ca două picături de apă asemănătoare, să zicem, unei broaște țestoase. Dar acesta este exact ceea ce sa întâmplat cu stafilinidami Aleocharinae – de fiecare dată de la ciocnirea reprezentanților acestei subfamilii cu furnicile nomade au obținut același rezultat. Ei bine, cum să nu vorbim despre predictibilitatea evoluției?

Fig. 3. Timp estimat de divergență a taxonomelor Stafilinidelor Aleocharinae. Numărătoare și marcate în portocaliu taxele care au dobândit forma de furnică. Ma este acum un milion de ani. Figura din articolul discutat în Biologie actuală

Poate că totul este că viața în familiile de furnici nomazi implică un grad foarte mare de integrare în "viața" lor.Stafilinidele trebuie să se mute în mod constant după stăpânii lor, să-și lingă și să-și curățeze furnicile, la fel cum furnicile fac între ele, în cele din urmă, stafilinidele, în condiții egale cu restul familiei, mănâncă prada adusă de forgerii. Uneori, atunci când călătoresc într-un loc nou, ele forțează furnici să se poarte. Pentru ca furnicile în timpul acestor manipulări să nu recunoască amăgitorii prin atingere, trebuie să imite cât mai mult conturul corpului sub stăpânii lor.

Judecând după datele moleculare, apariția genelor moderne de stafilinid Aleocharinaeasociate cu furnicile nomade, au avut loc în paleocen și eocen. În acest moment, conform înregistrărilor fosile, sa înregistrat o creștere accentuată a numărului de furnici din ecosisteme. Acest lucru poate fi urmărit, de exemplu, prin includerea în chihlimbar. Chiar și în chihlimbarul birmanez, a cărui vârstă este de aproximativ 100 de milioane de ani (mid-cretacic), descoperirile furnicilor sunt rare. În chihlimbarul baltic (Late Eocene), numărul lor crește dramatic. În miocene mexicane și chihlimbar dominican, numărul de furnici depășește deja limita.

Multe nevertebrate au pierdut din această extindere a furnicii, dar nu și Stafilinidele. Aleocharinae – datorită prezenței unei glande tergale speciale la capătul abdomenului, au învățat să manipuleze comportamentul furnicilor, care a deschis în fața lor posibilitățile tentante ale vieții mirimei – viața pe tot ce este gata.

Sursa: Munetoshi Maruyama, Joseph Parker. Convergența de lungă durată în simbolurile gândacului de ghindă din ansamblul armatei // Biologie actuală. 2017. V. 27. P. 920-926.

Vedeți și despre alte gândacuri miermecophile care parazitează pe furnicile nomade:
1) Beetle-beetle, "Elemente", 15.02.2017.

Despre evoluția previzibilă:
1) Metodele de adaptare a bacteriilor la diferite temperaturi s-au dovedit a fi previzibile, "Elements", 03/16/2017.

Alexander Khramov


Like this post? Please share to your friends:
Lasă un răspuns

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