Разнообразие - это отличительная черта жизни, и оно проявляется в самых неожиданных местах. Многонациональная группа биологов-эволюционистов исследовала, как сосуществуют два вида ядовитых лягушек, когда мы ожидаем только одного. Их новаторское исследование раскрывает условия, при которых разнообразие процветает вопреки всему, и предлагает новые перспективы химической защиты. Этот проект был результатом сотрудничества Университета Ювяскюля, Университета Миссисипи, Национального центра научных исследований (CNRS) и Университета Джона Кэрролла. Результаты были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 2 сентября 2019 года.
Многие существа несут предупреждающие цвета, сигнализирующие о токсичности, например, осы с желтыми полосами. Окрашивающая ядовитая лягушка (Dendrobates tinctorius) из Французской Гвианы также имеет желтые полосы, чтобы отпугивать хищников, но у некоторых вместо этого есть белые полосы. Это аномалия эволюции, потому что хищники учатся избегать предупредительных цветов благодаря неудачному опыту, а редкие предупредительные цвета сложнее выучить.
Команда, возглавляемая докторами Бибианой Рохас из Университета Ювяскюля и Дж. П. Лоуренсом из Калифорнийского университета в Ирвайне, предлагает эволюционные объяснения тому, как природа позволяет сохраняться редким предупреждениям.
Во-первых, редкие или слабые сигналы могут сохраняться под защитой более сильных сигналов. Исследователи показывают, что хищники учатся избегать более неприятных желтых лягушек и распространяют это избегание на белых лягушек. Хотя более сильная защита желтых лягушек должна позволить им со временем превзойти белых, геномный анализ показал, что популяция белых лягушек генетически отделена от желтых. Таким образом, разнообразие может существовать как внутри одной популяции (за счет обобщенного обучения), так и между разными популяциями (за счет генетической изоляции).
Разработаны новые методы измерения химической защиты
Первоначальные эксперименты были скромными, но странные результаты вдохновили исследователей на разработку новых методов.
"Мы столкнулись с трудностью отсутствия установленного метода количественной оценки реакции хищников на химическую защиту. Однако эта трудность превратилась в один из самых больших плюсов нашего исследования, поскольку нам в конечном итоге удалось разработать метод", говорит доктор Бибиана Рохас из Университета Ювяскюля.
Новый метод повышает экологическую значимость и точность измерения взаимодействия хищник-жертва. Прошлые исследования предполагали, что токсичность - это все, и измеряли ее, вводя мышам защитные химические вещества. Но выживание и эволюция добычи зависят от того, съедены они или выплюнуты, а не от химического состава крови их хищников. Таким образом, исследователи использовали экстракты кожи, смешанные с овсом, чтобы получить отдельную меру неприятного вкуса. Они показывают, что токсичность и неприятный вкус лучше рассматривать независимо друг от друга.
"Самым большим сюрпризом стал тот факт, что лягушки [с] большим количеством токсинов в коже не обязательно являются теми, которые птицы находят самыми неприятными. Это открытие бросает вызов предыдущим предположениям о том, что самые токсичные равны самым неприятным вкусам", - говорит Рохас.