Цепная реакция видообразования

Цепная реакция видообразования

Южноамериканские биологи приобрели колоритное доказательство теории, сообразно тот или другой рост биоразнообразия быть может автокаталитическим (самоускоряющимся) действием. Мухи Rhagoletis pomonella, личинки тот или другой живут в плодах боярышника, на очах у ученых и садоводов за 150 лет отделили от себя новейший вид, ставший небезопасным вредителем яблонь. Как выяснилось, это стало стимулом для видообразования у наездников, ведущих паразитическую деятельность на этих мухах.

Цепная реакция видообразования

Южноамериканские биологи заработали колоритное доказательство теории, сообразно тот или иной рост биоразнообразия быть может автокаталитическим (самоускоряющимся) действием. Мухи Rhagoletis pomonella, личинки тот или другой живут в плодах боярышника, на очах у ученых и садоводов за 150 лет отделили от себя новейший вид, ставший небезопасным вредителем яблонь. Как выяснилось, это стало стимулом для видообразования у наездников, ведущих паразитическую деятельность на этих мухах. Со свойской сторонки, наездники стимулируют видообразование у мух, принуждая их перебегать на новейшие растения.

Биологи издавна подразумевали, что видообразование быть может самоускоряющимся действием. Возникновение новейших обликов восоздает новейшие потенциальные ниши, тот или иной могут иметься освоены надлежащим поколением новейших обликов. К примеру, возникновение новейших обликов травоядных может провоцировать видообразование у хищников; новейший хищник, со свойской сторонки, восоздает новейший вектор отбора для родных жертв, что тоже может привести к видообразованию.

Эта теория обладает достаточно самое большее фактических подтверждений, правда в главном косвенных. К примеру, водилось представлено, что процент эндемичных обликов на различных островах Гавайского архипелага позитивно коррелирует с совместным числом обликов на предоставленном полуострове (сантим.. Brent C. Emerson, Niclas Kolm. Species diversity can drive speciation, PDF, 165 Кб). Это означает, что рост видового контраста провоцирует предстоящее видообразование (так как число обликов-эндемиков отражает темп видообразования на полуострове). Найдено также достаточно самое большее случаев так именуемого ко-кладогенеза, либо согласованной диверсификации, у организмов-симбионтов либо паразитов и владельцев (один-одинешенек из образцов описан в заметке Клопы подкармливают близкое потомство полезными микробами, Элементы, 13.10.2006). Все-таки для большинства случаев согласованной диверсификации невероятно требовательно доказать, что видообразование водилось симпатрическим, другими словами происходило без сечения начальных популяций какими-или физическими барьерами.

В бранном номере журнальчика Science южноамериканские биологи сказали, по-видимому, о основном добро документированном случае согласованного симпатрического видообразования у мухи Rhagoletis pomonella и наездника Diachasma alloeum, личинки тот или иной паразитируют в личинках мух.

Мухи Rhagoletis pomonella живут в восточной доли США. До возникновения европейцев личинки этих мух развивались лишь в плодах боярышника. Предпосылки для сечения Rhagoletis pomonella на два облика явились в XVII веке, иной раз европейские колонисты привезли в Новейший Свет саженцы яблонь. Основное упоминание о южноамериканских яблонях касается к 1647 году. Спустя два столетия, в 1864 году, садоводы в первый раз увидели новейшего вредителя белоснежных червей, тот или иной вдруг встали пожирать их сбор.

Черви оказались личинками мухи Rhagoletis pomonella, тот или иной до этого времени откладывала яичка лишь на плоды боярышника.

Цепная реакция видообразования

За прошедшие с того времени полтора века боярышниковая и яблоневая формы мух встали так сильно распознаваться по близкому поведению, брачным предпочтениям и генетике, что сегодняшний день их теснее полностью можнож считать 2-мя различными внешностями. Они практически не скрещиваются вместе (ватерпас гибридизации не превосходит 46%); яблоневый вид спаривается практически только на яблонях, а боярышниковый на боярышнике. По-видимому, эта самая манера спариваться на своем кормовом растении содействовала прыткому видообразованию. У насекомого с экими повадками (а нужно огласить, что большущее множество обликов растительноядных насекомых предпочитают спариваться на родных кормовых растениях) для видообразования быть может хватить маленького случайного генетического конфигурации, водящего к смене обонятельных предпочтений. В принципе для зарождения яблоневого облика водилось хватить одной мутантной самки, тот или иной запах яблок приглянулся преимущественно, чем запах боярышника, и тот или иной передала эту необыкновенность близкому потомству (генеральные факты о мухах Rhagoletis pomonella сантим.. в публикации: Martin G. Kelly. As the worm turns: speciation and the apple maggot fly).

Позже энтомологи нашли еще два облика Rhagoletis, тот или иной плодятся на чернике и снежноягоднике. Снаружи все четыре облика фактически неотличимы товарищ от товарища. На генном уровне они тоже чрезвычайно недалеки, жаждая некие различия все же водятся.

На мухах Rhagoletis паразитируют наездники Diachasma alloeum, тот или иной откладывают яичка в личинок мух. Личинка наездника развивается в личинке мухи и в баста точек убивает ее.

Цепная реакция видообразования

Исследователи решили проверить, не привело ли возникновение новейшего облика мух также и к возникновению новейшего облика наездников. В анализ водились заодно включены и наездники, ведущие паразитическую деятельность на черничных и снежноягодниковых мухах.

Проведенные ранее опыты изобразили, что и самцов, и самок цельных 4 обликов мух завлекает запах плодов своего растения, тогда как запахи плодов 3-х иных растений действуют на их как репелленты.

А что все-таки наездники? Оказалось, что у наездников, чьи личинки развивались в каждом из 4 обликов мух, наблюдаются верно экие же запаховые предпочтения. Сейчас необходимо водилось проверить, нет ли у наездников, как и у их жертв, обычая спариваться около плодов своего растения. Это тоже подтвердилось в ходе полевых наблюдений.

Создатели провели также генетический анализ 4 групп наездников и выявили незначительные различия меж ими по частоте встречаемости неких аллелей, при этом в ряде всевозможных случаев аллель, распространенный у одной из 4 форм, совсем не встречался у иных. Это свидетельствует о неимении полноценного размена генами (гибридизации) меж 4-мя разновидностями наездников.

Генетический анализ отдал очередной принципиальный итог: он изобразил, что яблоневая разновидность наездников не могла произойти впрямую от боярышниковой разновидности. Вероятнее всего она произошла от черничной разновидности, с незначительный примесью генов от боярышниковой. Другими словами, диверсификация в предоставленном случае не водилась требовательно согласованной. Яблоки как новенькая сфера обитания водились освоены боярышниковыми мухами, все-таки яблоневые мухи (тоже как новенькая сфера обитания) водились освоены не боярышниковыми, а черничными наездниками, вероятно едва лишь с некой примесью генов боярышниковых наездников, заработанной в итоге гибридизации.

Внешности мух Rhagoletis различаются товарищ от товарища, кроме генетических необыкновенностей и брачного поведения, к тому же сроками вылупления из куколок. Эти сроки приурочены ко периода созревания соответственных плодов. Со снежноягодниковым обликом исследователи пока не разобрались (не смогли добыть вещество в достаточных числах), а по остальным трем внешностям картина вышла должно. Главной на востоке США созревает черника, за ней яблоки и крайним боярышник. Согласно, из куколок основными выходят черничные мухи, позже яблочные и, в конце концов, боярышниковые.

Создатели нашли, что у 3-х пород наездников Diachasma alloeum наблюдаются верно экие же различия по периода выхода из куколки, как и у их владельцев. Основными вылупляются черничные наездники, потом яблочные, а боярышниковые возникают на свет ругательными. Идеально явно, что эти различия приходят потомственными. Творцам даже удалось найти корреляцию меж некими из выученных ними генетических маркеров (микросателлитов) и сроками вылупления наездников. Другими словами, жаждая гены, непринужденно регулирующие срок выхода из куколки, еще не обнаружены, теснее предположительно понятно, где их находить: близко с теми маркерами, аллельное состояние тот или другой коррелирует с течением времени выхода. Должно также обладать в облика, что различие по срокам выхода из куколки автоматом ведет к понижению вероятности гибридизации меж различными породами (зарождающимися внешностями) наездников, тот или иной во взрослом состоянии живут совершенно недолго около 2-ух недель.

В целом приобретенные сведения внушительно изобразили, что видообразование у мух Rhagoletis стало стимулом для видообразования у их паразитов наездников Diachasma. Самое занимательное, что отношение меж видообразованием у мух и наездников быть может обоюдной. Все есть основания считать, что переход жертв на новейшие кормовые растения стимулируется паразитами. Перейдя на новое растение, жертва во почти всех вариантах отчасти либо вполне избавляется от паразитов, привыкших находить ее на давнем кормовом растении. Перейдя с боярышника на яблоки, мухи вправду заработали превосходство в этом отношении. Жаждая наездники скоро последовали за ими на новое кормовое растение, тем более до этого времени ватерпас зараженности личинками наездника у личинок яблоневых мух на 70% гуще, чем у боярышниковых. Частично это соединено с тем, что яблоко знатнее плодов боярышника и в нем невесомее спрятаться от высокого яйцеклада самки наездника. Занимательно, что яблоки приходят наименее благосклонной средой обитания для личинок мух Rhagoletis, чем плоды боярышника. В боярышнике личинки выходят из половины отложенных мухой яиц, а в яблоке лишь из четверти.

Эким образом, в переходе с боярышника на яблоки водились не совсем только плюсы, да и минусы. Это можнож осматривать как косвенный аргумент в выгоду того, что паразиты водились принципиальным фактором, способствовавшим видообразованию у мух. Если б не паразиты, от тот или другой яблоки доставляют превосходнейшую охрану, природный отбор не поддержал бы переход мух на наименее пригодные для их плоды.

Эким образом, полностью вероятно, что видообразование может идти по принципу автокаталитического цикла: видообразование жертв провоцирует видообразование паразитов и напротив. Создатели заключают статью фразой, тот или иной заслуживает привести буквально: Беря во внимание, что, вероятно, наиболее половины цельных животных приходят паразитами в обширном смысле, и что растительноядных насекомых преимущественно, чем какой-или иной формы жизни, и что 20% цельных насекомых, вероятно, приходят паразитоидными наездниками, должно признать, что в природе живет целый мир вероятностей для взаимообусловленного видообразования.

К этому охото добавить, что и 3-ий соучастник данной нам трофической цепочки кормовое растение на теоретическом уровне тоже может вовлекаться в автокаталитический цикл согласованного видообразования. Светло, что в неких вариантах природный отбор может поддержать экие конфигурации у растений, тот или иной подсобляют им избавиться от вредителей и вместе с тем делают предпосылки для видообразования (обычный пример этакого потомственного конфигурации с двойным эффектом сдвиг сроков цветения). Одной из генеральных обстоятельств дивного контраста жизни, вероятно, приходит оно само.

Источник : Andrew A. Forbes, Thomas H. Q. Powell, Lukasz L. Stelinski, James J. Smith, Jeffrey L. Feder. Sequential Sympatric Speciation Across Trophic Levels // Science. 2009. V. 323. P. 776779.
(Александр Марков )


Posted in ЭкоМедицина by with comments disabled.