Мародерствуя по подстилке тропического леса, агрессивные колонии армейских муравьев укрывают в своих рядах скрытых врагов. Самозванцы выглядят и пахнут как военные муравьи, маршируют с муравьями и даже ухаживают за муравьями. Но далеко не альтруистичные соседи по гнезду, эти существа - жуки-паразиты, вовлеченные в игру обмана. Благодаря резким изменениям в форме тела, поведении и химии феромонов жуки завоевывают признание своих враждебных хозяев, обманывая муравьев, чтобы они могли полакомиться выводком колонии.
Это явление возникло не единожды. Наоборот, эти жуки по меньшей мере дюжину раз возникали из неподобных муравьям предков. Это открытие, опубликованное 9 марта в журнале Current Biology, свидетельствует о том, что эволюция способна повторяться удивительно предсказуемым образом.
«Эти жуки представляют собой новую и действительно потрясающую систему конвергентной эволюции», - говорит соавтор исследования и биолог-эволюционист Джозеф Паркер (@pselaphinae) из Колумбийского университета и Американского музея естественной истории. «Это тщательно продуманный симбиоз, который эволюционировал стереотипным образом, несколько раз от свободноживущих предков».
Жуки, имитирующие муравьев, принадлежат к Staphylinidae, или стафилиновым жукам, но не путайте их с близкими родственниками: последний общий предок жуков в исследовании жил 105 миллионов лет назад, примерно в то же время что люди отделились от мышей. «Исключительно то, что эта конвергентная система эволюционно древняя», - говорит Паркер. Хотя большинству других конвергентных систем, таких как вьюрки Дарвина, трехиглая колюшка и африканская озерная цихлида, не более нескольких миллионов лет, этот недавно обнаруженный образец восходит к раннему меловому периоду..
Учитывая этот великий 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 вспять, а эволюция позволила бы воспроизвести снова, очень разные формы возникла бы жизнь. «Лента жизни была чрезвычайно предсказуема всякий раз, когда бродяги и армейские муравьи сходились вместе», - говорит Паркер. «Напрашивается вопрос: почему эволюция столько раз шла по этому пути?»
Паркер и Маруяма предполагают, что, хотя и не может быть, чтобы последний общий предок жуков был двойником армейского муравья, он, вероятно, обладал чертами, которые позволили его потомкам легко эволюционировать в паразитов армейских муравьев. Свободноживущие жуки-бродяги вооружены железами, которые выделяют защитные химические вещества, поэтому у жука, столкнувшегося со стаей муравьев, гораздо больше шансов выжить, чем у большинства насекомых. А поскольку жуки-бродяги являются хищниками, выводок колонии армейских муравьев является привлекательным источником пищи. Эти черты, наряду с телосложением жука-бродяги - гибким и способным легко эволюционировать в муравьиную форму, чтобы обмануть хозяев, - позволили жукам неоднократно проникать в сообщества армейских муравьев.
«За последние 50-60 миллионов лет произошел взрыв муравьев, который, должно быть, радикально изменил земные экосистемы», - говорит Паркер. «Армейские муравьи были частью этого. Они предоставили эту огромную нишу для эксплуатации, которую эти жуки были приспособлены для использования, и они делали это несколько раз параллельно».
Сама статья посвящена секвенированию ДНК и реконструкции истории эволюции, но на сбор образцов жуков для исследования ушло десятилетие полевых работ. Маруяма и Паркер провели много часов в тропических лесах в поисках жуков. «Если вы достаточно долго будете наблюдать за одной из этих колоний армейских муравьев, возможно, один из каждых пяти тысяч муравьев, проходящих мимо, окажется одним из этих жуков», - говорит Паркер. «У вас должен быть орлиный взгляд, чтобы их различать».
Исследование поднимает много вопросов о том, как возникла эта конвергентная система, некоторые из которых исследователи начинают решать, секвенируя целые геномы жуков-бродяг. «Насколько предсказуема 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 подобные открытия заставляют нас изучать «недооцененные группы организмов», говорит он. «Если мы хотим понять жизнь на Земле, мы должны изучать такие группы, как жуки-бродяги. Эти крошечные насекомые составляют самое большое семейство животных. Нам нужно знать, как они живут, как эволюционировали и какую роль играют в окружающей среде. Из этого получаются удивительные вещи."