Существует больше различных видов жуков, чем любого другого вида животных - ученые описали около 5 800 различных видов млекопитающих по сравнению с почти 400 000 видов жуков. Из этих 400 000 видов жуков более 64 000 видов принадлежат к семейству стафилинид. Эти маленькие насекомые, похожие на уховертку, встречаются по всему миру со времен динозавров. Но ученые все еще выясняют, когда именно появились жуки-бродяги. Новое исследование в области систематической энтомологии предполагает, что вид ископаемых жуков, который считается старейшим жуком-стафиллией, вовсе не является жуком-бродягой, а это означает, что генеалогическое древо жуков нуждается в переписывании.
Жук в центре этой путаницы размером с нос Франклина Д. Рузвельта на десятицентовой монете США - это Leehermania prorova. Когда окаменелости Leehermania были впервые обнаружены в 1990-х годах на границе Вирджинии и Северной Каролины, они считались самыми старыми из когда-либо обнаруженных стафилинозных жуков - им около 50 миллионов лет.
До 2012 года единственной общедоступной информацией об окаменелостях были два изображения, опубликованные в 1996 и 2005 годах, но без официального описания. Любой, у кого не было прямого доступа к окаменелостям этого вида, мог только строить догадки о его месте на древе жизни на основе этих фотографий.
Итак, когда официальное описание жука было наконец опубликовано, ученые всего мира были взволнованы, прочитав его.
«Когда было официально описано Leehermania и появилось больше фотографий, мы подумали про себя: «Это не совсем подходит для стафилинида», - говорит Маргарет Тайер, ученый из Полевого музея в Чикаго и один из из девяти авторов статьи. Это не было похоже на жуков-бродяг, которых Тайер изучала всю свою карьеру.
«Я случайно оказался в музее, когда впервые прочитал статью, поэтому я пошел и посмотрел образцы в нашей коллекции, чтобы сравнить их», - сказал Альфред Ньютон, также ученый Полевого музея и автор статьи. Он подозревал, что этот жук может быть более тесно связан с Hydroscaphidae, живущим семейством миниатюрных насекомых, известных как жуки-скифы, которые относятся к другому подотряду, чем жуки-бродяги.
По ту сторону Атлантики Мартин Фикачек вспоминал подобное чувство, сравнивая описание и фотографии с классификацией Leehermania как стафилинида. Фикачеку, ученому из Национального музея в Праге, этот жук показался более подходящим для Myxophaga - подотряда, в который входят жуки-скифы. Ученый Ченьянг Цай из Нанкинского института геологии и палеонтологии Китая и несколько других авторов пришли к такому же выводу.
Одним из признаков того, что Leehermania на самом деле не был стафилинидом, были его мандибулы - клешнеподобные челюсти.«У всех стафилинидов нижние челюсти обнажены, по крайней мере, под некоторым углом», - говорит Ньютон. «В Leehermania то, что первоначально интерпретировалось как мандибулы, на самом деле является верхнечелюстными щупиками - совершенно другой структурой ротового аппарата. Мандибулы здесь вообще не видны, по крайней мере, насколько мы можем видеть».
Еще одной отличительной чертой жуков-стафилинидов являются их булавовидные усики, которые начинаются с узкого основания и расширяются к кончику. У Leehermania усики были булавовидными, но булава была более сужена к кончику.
Учитывая скрытые мандибулы, отчетливую форму усиков и другие особенности, в том числе «паратергиты» - небольшие пластинки по бокам брюшка большинства стафилинид, отсутствующие у Leehermania, - а также форму гениталий самок насекомых, что-то не так. не складывается. Leehermania, по-видимому, гораздо лучше вписывалась в подотряд Myxophaga, чем в staphylinid ae.
Благодаря возможностям Интернета ученые смогли свободно и быстро сотрудничать на четырех континентах.«Международное сотрудничество, которое произошло здесь, было очень важно для успеха исследования», - сказал Сюхей Ямамото, ученый из Полевого музея и автор статьи, изучающий стафилинид ae и других жуков..
По мере того, как догадка группы превращалась в теорию, затем в исследование, а затем в формальный анализ, проведенные ими тесты показали, что Leehermania хорошо подходит как член подотряда жуков Myxophaga, вероятно, как сестра предков сегодняшних скифов. жуки. Это открытие означает, что семейство жуков-бродяг еще не так старо, как думали ученые, но семейство жуков-скифов теперь намного старше - Leehermania жила 226 миллионов лет назад, на 100 миллионов лет раньше, чем следующий самый старый из известных ископаемых жуков-скифов.
Ошибочная классификация вымерших видов постоянно происходит в науке по разным причинам.
С одной стороны, окаменелости чрезвычайно трудно расшифровать. Поскольку окаменелости сжатия, такие как Leehermania, застряли в пласте горной породы, часто существует только один угол обзора, хотя в данном случае два: вид с высоты птичьего полета, называемый «дорсальным», или верхней поверхностью, и «боковым», или боковым. Посмотреть. Любая информация о видах должна быть собрана с этих ограниченных точек зрения, поэтому некоторую информацию о цветах, текстурах, узорах, анатомических деталях и, конечно же, информацию о жизненном цикле может быть невозможно получить. Анализ становится еще более сложным, когда ваши образцы имеют длину всего 2-3 мм.
Отсутствие сравнительных данных также создает проблемы для исследователей. Мало того, что многие характеристики насекомых потеряны в окаменелостях, но до 2011 года не существовало большого количества данных, используемых здесь для проверки места Leehermania в разных семействах..
«В нашем анализе использовался огромный набор данных о морфологических признаках жуков, собранных для проекта «Древо жизни жуков» [BToL], - говорит Тайер. «Этот проект имел решающее значение для нашего анализа и предоставил основу, на которой мы смогли проанализировать Leehermania». Четыре автора новой статьи, в том числе Тайер и Ньютон, были среди авторов опубликованной версии статьи о морфологии BToL. Анализы на основе ДНК, опубликованные проектом BtoL и другими исследователями, также были важны для анализа Leehermania.
Тестировать и пересматривать расположение живых существ на древе жизни - это все равно, что работать над огромной головоломкой судоку с участием участников со всего мира. У вас есть методы, чтобы выяснить, куда должны идти числа, но если они расположены неправильно, вы узнаете - в конце концов - только на основе их отношения к окружающим числам. Если вы слишком долго будете решать головоломку с неправильным размещением, числа, заполненные постфактум, также могут быть неверными. Пересмотр классификации Leehermania был важен, чтобы помочь другим исследователям избежать неправильного использования окаменелостей для датировки анализа жуков в целом или идентификации других жуков как стафилинидов на основе Leehermania..
Для семейства стафилиновых потеря их самого старшего предка вызывает новые вопросы о том, как развивалось семейство.
«Переклассификация Leehermania означает, что стафилиниды теперь на 50 миллионов лет моложе, чем мы думали», - говорит Фикачек.«Но если стафилиниды намного моложе, это означает, что это семейство эволюционировало во многие линии гораздо быстрее, чем мы думали». Конечно, более старые окаменелости стафилинид ae, вероятно, будут обнаружены в будущем, и потребуются новые анализы.
В то время в истории Земли, когда жизнь еще восстанавливалась после массового вымирания, появление Leehermania и staphylinid ae является свидетельством того, насколько устойчивыми и адаптируемыми могут быть жуки к разнообразным и часто суровым условиям жизни.
«На протяжении всей истории жуки выживали в условиях, недоступных другим животным», - говорит Фикачек. «Изучая этих насекомых, мы можем раскрыть секрет эволюционного успеха, которым обладают жуки».