На протяжении сотен лет коллекционирование бабочек часто вызывало особый вид фанатизма, стимулируя длительные экспедиции, разжигая соперничество и побуждая некоторых коллекционеров рисковать своим состоянием и кожей в поисках следующего неуловимого экземпляра.
Результатом является сокровищница научной информации, хранящаяся в виде миллионов экземпляров бабочек, предлагающая понимание экологии сообщества, происхождения и эволюции видов, изменения климата и взаимодействия между растениями и насекомыми.
Но полной карты того, как бабочки связаны друг с другом, не было - до сих пор.
Лепидоптерологи Акито Кавахара и Марианна Эспеланд возглавили командную работу по созданию большего и лучшего эволюционного дерева бабочек с 35-кратным увеличением генетических данных и в три раза большим количеством таксонов - классификационных единиц организмов - по сравнению с предыдущими исследованиями. Затем они откалибровали дерево на основе летописи окаменелостей, присваивая даты определенным вехам развития.
«Нам еще предстоит пройти долгий путь, но это первая всеобъемлющая карта эволюции бабочек», - сказал Кавахара, доцент и куратор Центра чешуекрылых и биоразнообразия Макгуайра при Музее естественной истории Флориды. кампуса Флориды. «Многие предыдущие исследования охватывают эволюцию бабочек в меньших масштабах - по местности или таксону, - но на удивление лишь немногие охватывают все разнообразие бабочек».
Исследование было опубликовано сегодня в журнале Current Biology.
Встряски и сюрпризы
Команда проанализировала набор данных из 352 генетических маркеров от 207 видов бабочек, представляющих 98 процентов племен, которые на порядок выше рода, но ниже семейства и подсемейства. Их результаты рисуют подробную картину отношений между бабочками и указывают на некоторые изменения в названиях.
Данные подтверждают, что парусники являются сестринской группой для всех других бабочек, а это означает, что они были первым семейством на генеалогическом древе бабочек, которое ответвилось. Но в то время как в предыдущей литературе парусники, птицекрылки, зебровые парусники и меченосцы группировались вместе, это исследование показывает, что у них нет общего предка, и это подтверждается тем фактом, что эти бабочки питаются разными растениями-хозяевами.
"Это говорит нам о том, что бабочки и растения, возможно, эволюционировали вместе", - сказал Кавахара.
Вывод, который удивил Эспеланда, ведущего автора исследования, заключается в том, что грусть кроется в прядях волос.
«Обе эти группы оставались довольно стабильными с течением времени, но наше исследование показывает, что необходима существенная перестройка классификации», - сказал Эспеланд, который начал проект в качестве исследователя с докторской степенью в Музее Флориды и сейчас куратор и руководитель секции чешуекрылых Зоологического исследовательского музея Александр Кениг в Германии.
Большинство голубых и полосатых, а также некоторые металлические знаки имеют взаимовыгодные отношения с муравьями: личинки бабочек дают сладкий нектар в обмен на защиту муравьев от хищников. Исследователи обнаружили, что эта связь возникла один раз для синих тонов и прядей волос и дважды для металлических знаков.
Предыдущие исследования предполагают, что первые бабочки датируются возрастом более 100 миллионов лет, и данное исследование подтверждает эту дату. Но большинство существующих сегодня ветвей возникло после массового вымирания, которое уничтожило нептичьих динозавров около 65 миллионов лет назад.
«На самом деле очень приятно, что возраст, полученный в этом исследовании, относительно аналогичен возрасту, найденному в предыдущих исследованиях, поскольку это означает, что мы постепенно приближаемся к консенсусу, который должен быть близок к правильному возрасту», - Эспеланд. сказал.
Один любопытный вывод, по словам Кавахары, заключается в том, что филогения предполагает, что бабочки-бабочки - единственные известные ночные бабочки - развили органы слуха раньше, чем летучие мыши, их основной хищник.
«Я в восторге от того, когда эти органы слуха развились и почему», - сказал Кавахара. «Здесь много тайн и неуверенности».
Он указал на ценность Центра Макгуайра, где находится одна из крупнейших в мире коллекций бабочек и мотыльков, в предоставлении необходимых данных, особенно по редким экземплярам, для исследования.
"Коллекции в McGuire Center сделали это возможным", сказал он. «Вероятно, в мире есть всего несколько других исследовательских институтов, которые могли бы осуществить этот проект».
Мечта детства
Как и у многих любителей бабочек, у Кавахары рано появилась одержимость. К 5 годам у него была крошечная коллекция, и он мог различать различные группы бабочек. Он использовал ксерокс своей матери, чтобы фотокопировать простую филогению бабочки, чтобы помочь ему идентифицировать экземпляры, и повесил ее на стене своей спальни.
«Это была действительно скучная картинка, серая с линиями на ней», - сказал он. «Я ничего не знал об эволюционных деревьях, но был озадачен неизвестным. Многие линии были пунктирными - явно предстояло сделать открытие. Я помню, как смотрел на это и просто думал: «Это было бы действительно потрясающе». чтобы быть в состоянии изучить это один день."
Еще большее дерево
Исследователи нацелились на еще более полную филогению, которая объясняет все описанные виды бабочек. Создание этого дерева является основной целью проекта ButterflyNet, финансируемого Национальным научным фондом США, который организует всех бабочек в зависимости от того, как они связаны друг с другом. Для каждого вида проект будет включать связанные данные, такие как его географическое распространение, растения-хозяева и особенности жизненного цикла.
«Это дерево представляет 207 видов из примерно 18 800», - сказал Кавахара. "Итак, это крошечная, крошечная часть. Но это первый шаг."
Джесси Брейнхольт, Кит Уиллмотт, Эндрю Уоррен, Эммануэль Туссен и Роберт Гуральник из Музея Флориды также выступили соавторами исследования.