Mirmecophile beetles - nový príklad predvídateľného vývoja • Alexander Khramov • Vedecké správy o "prvkoch" • Evolúcia, entomológia

Mirmecophile chrobáky – nový príklad predvídateľného vývoja

Obr. 1. – voľne žijúce stafilinida chrobáky Aleocharinae, B – stafilinida-myrmecophiles Aleocharinaeparazitické na kočovné mravce, C – stafilinida Ecitophya a jeho majiteľ je kočovný mravce Eciton (Peru), D – stafilinida Rosciszewskia a jeho majiteľ je kočovný mravce Aenictus (Malajzia) E – stafilinida Beyeria a jeho majiteľ je kočovný mravce Neivamyrmex (Ekvádor). Obrázok z diskutovaného článku vSúčasná biológia

Molekulárna fylogenetická analýza vykonaná vedcami z Japonska a Spojených štátov ukázala, že podobné zmeny v morfológii stafilinidov Aleocharinaespojené s kočovnými mravcami, ktoré sa vyskytujú nezávisle aspoň 12 krát. Následne v tomto prípade evolučný postup prebiehal predvídateľným spôsobom: na to, aby sa spolu s nomádskymi mravcami spojili, nesúvisiace taxóny sa museli zdvihnúť na rovnakú úroveň.

Keď sa do polovice 20. storočia ukázalo, že okrem prirodzeného výberu hrajú v evolučnom procese dôležitú náhodnú genetickú variabilitu, teoretickí biológovia začali hovoriť o základnej nepredvídateľnosti vývoja. Vo svojej knihe "Nehoda a nevyhnutnosť" (1971) francúzsky biochemik a laureát Nobelovej ceny Jacques Monod napísal: "Čistá šanca, úplne slobodná, ale slepá,pri samotnom založení veľkej stavby evolucie: toto je centrálna pozícia modernej biológie – už nie je jednou z možných alebo predpokladaných hypotéz. Dnes je to jediná možná hypotéza. "Alebo, ako hovorí slávny výrok amerického paleontológov Stephen Jay Gould, ak budeme" vrátiť "evolúciu späť a spustiť znova, dostaneme organický svet, ktorý nie je veľmi podobný tomu, čo vidíme teraz. (pozri SJ Gould 1989. Nádherný život: burgess bridlica a povaha histórie).

V posledných rokoch však rôzne príklady konvergencie ukázali, že vývoj sa nekoná tak nepredvídateľne, ako by to fanúšikovia Jeho Veličenstva chceli. Napríklad elektrické orgány sa samostatne objavili v šiestich rôznych skupinách rýb – a vo všetkých z nich sa výrazne zmenil výraz rovnakých génov (pozri: Elektrické orgány v rôznych skupinách rýb sú regulované podobnými génmi, Elementy, 01.07.2014). Ukazuje sa, že evolúcia nemôže ísť tak, ako sa vám to páči – počiatočná organizácia rodového typu umožňuje predvídať, aké zmeny nastane u jeho potomkov za určitých podmienok. Autori štúdie o myrmekofilných chrobákoch Stafilinidae prišli k podobnému záveru.Mirmecophiles sú organizmy, ktoré sú úzko spojené s mravcami a spravidla žijú na vlastné náklady.

Stafilinida (Staphylinidae) je jednou z najväčších rodín zvieracej ríše, s počtom viac ako 60 tisíc druhov v 32 podrodinách a medzi nimi existuje viac myrmekofilov ako v kombinácii so všetkým ostatným hmyzom. Obzvlášť mnoho myrmecophilous chrobákov patrí medzi Aleocharinae, najväčšia podrodina Stafilinid (asi 16 tisíc druhov). Medzi nimi je slávny Lomekhaus, ktorý nič netušiaci mravce živia a berú ich za svojich potomkov. Avšak pri výskyte lomehuzu a väčšiny ostatných stafilinid-myrmekofilov z tejto podskupiny nie je nič spoločného s mravcami – vyzerajú to isté ako typické voľne žijúce stafilinidy.

Ale je tu Aleocharinae tri dospelé brouky, ktorých dospelí brouci sú veľmi podobní svojim hostiteľom v dôsledku zúženého brucha pripomínajúceho stopku mravcov, predĺžených končatín a formických anténnych polí s predĺženým prvým segmentom (obrázok 1). Tieto chyby parazitizujú kočovné mravce Starého a Nového sveta.Niektorí vedci zjednotili všetky tieto rody v kmeňoch Dorylomimini, za predpokladu, že všetci pochádzajú z jediného predka, ktorý parazitoval predka kočovných mravcov Dorylinae, Vzhľadom k tomu, že sa vytvorili všetky nové generácie kočovných mravcov, vzrástla ich rôznorodosť (viď C. H. Seeers, 1965. Systematika, vývoj a zoogeografia stafylinidových chrobákov spojených s mravcami (Coleoptera, Staphylinidae)).

Avšak najnovší výskum vedcov z Japonska a Spojených štátov ukázal, že tomu tak nie je. Stafilinidae, ktoré nesúvisia s blízkym príbuzenstvom, sa nezávisle vysporiadali s nomádskymi mravcami, pričom získali rovnaký vzhľad mravenca. Aby to dokázali, vedci zozbierali stafylinidy spojené s 5 z 7 rodov kočovných mravcov Dorylinae, Nebolo to tak ľahké to urobiť – niekedy jeden mirmekofil predstavuje 5 000 mravcov, a aby ste to rozpoznali v martskom stĺpci na pochodu, potrebujete pozorné oko. Porovnaním zozbieraných stafylinidov na niekoľkých jadrových a mitochondriálnych génoch s inými rodičmi podrodiny autori tohto článku zistili, že mravcová forma je stafylinid. Aleocharinae nezávisle získané najmenej 12 krát (obrázok 2)!

Obr. 2. Molekulárny cladogram podrodiny stafilinidových chrobákov Aleocharinae, Číslované a označené v oranžovej farbe taxóny, ktoré získali mravcovú formu, oranžové šípky ukážte ich hosťom-mravce. Obrázok z diskutovaného článku v Súčasná biológia

Na základe údajov molekulárnej fylogenetickej analýzy, posledný spoločný predchod Staphylinid-Mirmecophilus spojený s nomádskymi mravcami žil pred 105 miliónmi rokov – približne v polovici kriedového obdobia (obrázok 3). Na porovnanie, posledný predchodca myši a človeka existoval pred 75 miliónmi rokov (pozri A. T. Chinwalla a kol., 2002).). Teraz si predstavte, že niektoré potkany, makaky, lemúry a škrečky 12 krát za sebou, nehovoriac sa navzájom, sa stali dvoma kvapkami vody podobnej korytnačky. To je presne to, čo sa stalo so stafilinidami Aleocharinae – vždy od kolízie zástupcov tejto podskupiny s kočovné mravce získali rovnaký výsledok. No, ako nehovoriť o predvídateľnosti vývoja?

Obr. 3, Odhadovaný čas divergencie taxónov Stafilinidov Aleocharinae, Číslované a označené v oranžovej farbe taxóny, ktoré získali mravcovú formu. Ma je ​​pred miliónmi rokmi. Obrázok z diskutovaného článku v Súčasná biológia

Možno je celá otázka, že život v rodinách kočovných mravcov predpokladá veľmi veľký stupeň integrácie do ich "života".Stafylinid sa musí neustále pohybovať po svojom majstri, lízat a vyčistiť mravce, rovnako ako mravce robia navzájom, nakoniec, stafylinidy, za rovnakých podmienok ako zvyšok rodiny, jesť korisť prinútený foragers. Niekedy, keď cestujete na nové miesto, prinútia mravce nosiť seba. Aby mravce pri všetkých týchto manipuláciách nepoznali podvodníkov dotykom, musia pod svojimi majormi napodobňovať obrysy tela čo najviac.

Podľa molekulárnych údajov, vznik moderných rodov stafilinid Aleocharinaespojené s kočovnými mravcami, sa vyskytli v Paleocene a Eocene. V tejto dobe podľa fosílnych záznamov došlo k prudkému nárastu počtu mravcov v ekosystémoch. To možno vysledovať napríklad zahrnutím do jantáru. Aj v barmskom jantároch, ktorých vek je asi 100 miliónov rokov (stredne kriedový), sú nájdené mravce zriedkavé. V baltskom jantároch (Late Eocene) sa ich počet dramaticky zvyšuje. No, v miocénnom mexickom a dominikánskom jantároch počet mravcov už prekračuje hranicu.

Mnohé bezstavovce stratili z tohto rozšírenia mravcov, ale nie zo Stafilinidov. Aleocharinae – vďaka prítomnosti špeciálnej tergálnej žľazy na konci brucha sa naučili manipulovať s chovaním mravcov, ktoré pred nimi otvorili lákavé možnosti myrmekofilie – život na všetkom pripravenom.

zdroj: Munetoshi Maruyama, Joseph Parker. Konvergencia hlbokej doby v symbiónoch armádnych mravcov // Súčasná biológia, 2017. V. 27, str. 920-926.

Pozri tiež ďalšie myrmekofilné chrobáky parasitizujúce na kočovné mravce:
1) broukovitý, "Elements", 15.2.2017.

O predvídateľnom vývoji:
1) Metódy adaptácie baktérií na rôzne teploty sa ukázali byť predvídateľné, "Elements", 03/16/2017.

Alexander Khramov


Like this post? Please share to your friends:
Pridaj komentár

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