Бабочка-наместник - это мимик, моделирующий свои оранжево-черные цвета по образцу бабочки-королевы, жука с таким отвратительным вкусом, что хищники научились не есть его или что-либо похожее на него, включая наместников. Очевидная зависимость мимиков от их моделей заставила биологов задаться вопросом, навсегда ли переплетены судьбы двух видов. Если да, то что происходит, когда мимик и модель расходятся?
Исследование, недавно опубликованное в журнале Communications Biology под руководством Кэти Прудик, доцента Колледжа сельского хозяйства и естественных наук Университета Аризоны, дало интересный ответ. Бабочки-наместники, живущие в северной Флориде, далеко от обитающих на юге бабочек-королев, не только более многочисленны, чем их южные сородичи, но и развили свой собственный неприятный вкус.
«В классической теории мимикрии мы не можем предсказать, что бабочка-наместник сможет остаться или находиться в северной Флориде. Она должна быть ограничена южной Флоридой, где живут королевы», - сказал Прудик.
Классическая теория, называемая мимикрией Бейтса, утверждает, что одно животное, известное как мимик, выглядит как другое животное - модель, которую хищники признают «неприятной». Неприятный опыт, связанный с попытками жевать модельный вид, убеждает хищников избегать обоих видов, поскольку они не могут достоверно определить разницу между ними.
Если бы бабочки следовали мимикрии Бейтса, популяции наместников, живущих в регионах, где хищники никогда не встречали неприятных королев, не признали бы оранжевый цвет бабочки чем-то ужасным; это выглядело бы как вкусная и легкая закуска, и хищники растерзали бы вице-короля.
Однако исследование Прудика показало, что вице-король процветает там, где нет королевы, потому что у него развилась способность иметь неприятный вкус.
"Вы когда-нибудь жевали аспирин?" - сказал Прудик. «Это не убьет вас, но вы можете захотеть умереть, потому что это будет очень, очень неприятно».
Исследование Прудик началось более 15 лет назад в рамках ее докторской диссертации. Прудик и ее соавтор, специалист по науке о данных UA Джефф Оливер, подсчитали бабочек-наместников и королев, а также их растения-хозяева на восьми участках по всей Флориде.
По всей Флориде гусеница вице-короля питается одним и тем же растением: каролинской ивой. Дерево вооружается против вредителей с помощью фенольных гликозидов, химических родственников аспирина.
Для вредителей токсины, связанные с аспирином, могут быть смертельными, но гусеницы научились избегать отравления растениями. Возможно, храня их в жировых телах, гусеницы-наместники не позволяют химическим веществам участвовать в их метаболических процессах, и они живут целыми и невредимыми.
Когда вице-король живет рядом со своим модельным видом, он, вероятно, выбрасывает токсины, когда превращается из гусеницы в бабочку. Но Прудик и ее команда обнаружили, что когда мимик живет независимо от королевы бабочек, он сохраняет токсины, что делает вице-короля неприятным для хищников.
В фармакологической лаборатории профессор UA Regents Барбара Тиммерман помогла Прудику выяснить, сколько химического вещества, связанного с аспирином, можно найти в бабочках-наместниках. Затем эти результаты сравнивались с обилием маток в местах отлова.
Второй эксперимент должен был проверить химическую защиту наместников от хищников. Бабочек скармливали богомолам, выращенным вручную в лаборатории, и Прудик изучал их реакцию на бабочек. Гораздо сильнее богомолы реагировали на наместников из тех мест, где не было королев.
«Они научились избегать этих наместников быстрее и помнили, что следует избегать их дольше», - сказал Прудик.
За этим последовали годы тщательного статистического анализа, чтобы Прудик и ее команда могли быть уверены в связи между неприятными вкусовыми качествами бабочек-наместников и обилием бабочек-королев.
Континуум мимикрии
Это открытие меняет представление биологов о мимикрии.
Отношения между вице-королем и королевой бабочек когда-то подпадали под категорию мимикрии Бейтса, но когда один из соавторов Прудика, Дэвид Ритланд, впервые обнаружил, что наместники могут быть противными, отношения бабочек были переклассифицированы как «Мюллер». В этой теории мимикрии нет моделей, есть только «совместные мимикрии»: два разных животных, которые выглядят одинаково и оба неприятны на вкус.
Но исследование Прудика доказывает, что бабочка-наместник не вписывается точно ни в одну из категорий мимикрии.
«Обе эти категории, о которых мы думали в мимикрии, теперь объединяются, и мы больше думаем о континууме между Бейтсианом и Мюллером», - сказал Прудик.
Она ожидает, что такой континуум не ограничивается только системой вице-короля-королевы; однако исследования, которые глубоко изучают отношения мимикрии, необычны, потому что они отнимают много времени, трудоемки и сложны в выполнении.
Помимо доказательства того, что мимикрия в мире животных не может быть отсортирована в простой двоичный код, это исследование может быть полезным для сохранения и управления видами в меняющемся мире.
"Это дает нам способность предсказывать, где будут находиться твари, что они не ограничены только тем, где находятся их модели."