Эволюция - это дорога с двусторонним движением

Солдаты муравьев-черепах выглядят словно персонажи японских мультфильмов. Эти древесные жители щеголяют блестящими и очень большими головами, которые нужны им — не обольщайтесь — не только чтобы думать или кушать.

На самом деле муравьи используют свои головы, чтобы блокировать им входы в гнезда — по сути, вместо дверей.

Не все муравьиные головы одинаковой формы: у некоторых солдат они напоминают крышки люков и идеально закрывают входы в туннели. У других — квадратные головы, похожие на щиты спартанцев. Подобное многообразие форм голов — нечто большее, чем просто еще одна странность природы. Этот феномен может пролить свет на эволюцию видов во имя заполнения экологических ниш.

И эта эволюция не всегда направлена на развитие узкой специализации. Иногда отдельный вид возвращается на более широкую эволюционную стезю.

Результаты исследования опубликованы в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.

— Считается, что как только какой-либо вид получает узкую эволюционную специализацию, то застревает в этой нише, заметил руководитель лаборатории Даниэль Кронауэр. — Но муравьи-черепахи — весьма любопытный пример динамичной эволюционной траектории с поступательным движением вперед и назад.

Союз, заключенный в эволюции

Как и другие социальные насекомые, живущие колониями, черепаховые муравьи (Cephalotus atratus) разделяют обязанности, развивая именно те способности, которые им требуются для работы. Так у солдат появились большие головы разной формы.

— Самая маленькая голова солдата муравья-черепахи в 4 раза меньше самой большой, заявил автор исследования биолог Скотт Пауэлл из университета Джорджа Вашингтона. — Чтобы понять это, представьте, что меньшая особь с комфортом помещается на голове большего насекомого.

Форма и размер головы солдата черепашьего муравья зависит от того, какой туннель он занимает. Муравьи не делают туннели самостоятельно, а забираются в те, которые проделали разные букашки-древоточцы. А поскольку одни туннели больше, а другие меньше, муравьи делятся на группы и занимают тот, в который пролезает голова.

Так связь между муравьиными головами и размером туннелей может дать ясное представление о естественном отборе. Исследователи могут сравнить признак — окружность головы — с экологическим признаком, под который муравьиные головы и подстроились — размер входа в гнездо.

Процесс динамический

Чтобы исследовать эволюционный путь разных форм головы, ученые сгруппировали 89 видов муравьев-черепах на основе формы головы — квадратной, куполообразной, дискообразной и чашеподобной.

В анализ включили группу муравьев, у которых вообще нет солдат. Затем ученые с помощью ранее собранной генетической информации исследовали связи между группами.

Если бы эволюция была односторонней, то первые муравьи-черепахи, появившиеся около 45 млн лет назад, должны были обходиться без солдат, а затем постепенно эволюционировать в сторону узкой специализации, начиная с универсальных, квадратноголовых солдат и заканчивая насекомыми с чашеподобными головами.

Однако новый анализ показал, что это не так. У самого древнего предка этих муравьев, которого ученые сумели выследить, вероятно, была квадратная голова. Этот предок сформировал целый ряд видов, у которых вообще не было солдат, до насекомых с разными уровнями разделения труда. В некоторых случаях наиболее специализированные виды начинали эволюционировать обратно к более универсальной форме головы.

Это открытие показало, какой же все-таки гибкой может быть природа, приспосабливая форму вида к окружающей среде, в которой он обитает.

10.03.2020