Максим Руссо: В чужое жилище

Максим Руссо Стафилиниды и термиты Kanao, Eldredge, Maruyama 2016

Чужаку лучше не попадать в жилище муравьев или термитов. Они ревностно охраняют свою территорию, применяя как мощные челюсти, так и “химическое оружие” – разбрызгиваемый яд, основу которого составляет муравьиная кислота. У некоторых видов муравьев, и у большинства термитов часть рабочих особей составляет особую касту – солдат, чья единственная функция – оборона гнезда. Отличающиеся силой и снабженные мощными челюстями они готовы броситься на врага.

Тем не менее, посторонние в муравейниках и термитниках не редкость. Существует немало видов насекомых, приспособившихся жить исключительно в колонии определенного вида общественных насекомых, питаясь с их стола. Для успешного выживания им, как правило, помогает химическая маскировка, а некоторые из них, выделяют даже специальные вещества, которые кажутся муравьям особенно привлекательными, так что хозяева муравейника готовы терпеть нахлебников, лишь бы только иметь возможность вкусить это лакомство.

Даже грозные муравьи-кочевники не избавлены от таких сожителей. Хотя, когда колония бродячих муравьев снимается с места, на ее пути не уцелеть ни одному постороннему насекомому, эти сожители путешествуют вместе с ними, а некоторые даже добиваются, чтобы муравьи бережно несли их в челюстях, как они несут собственных личинок и куколок. Сейчас известно 340 видов кочевых муравьев, и у каждого из них обнаружены свои виды-нахлебники. Часто это представители жуков. Образ жизни заставил их утратить сходство с типичными в нашем представлении жуками, и стать по внешнему облику, запаху и поведению похожими на своих хозяев-муравьев.

Среди этих жуков немало представителей семейства стафилинид (Staphylinidae). Это семейство столь примечательно, что стоит сделать небольшое отступление и рассказать о нем немного подробнее. Стафилиниды мало похожи на жуков. У них узкое, вытянутое тело, а их короткие надкрылья закрывают лишь верхнюю треть брюшка. Они обитают обычно в прелой листве, в трещинах почвы, под корой упавших деревьев, встречаются в гниющих остатках. Большинство стафилинид и во взрослом, и в личиночном возрасте – активные хищники, играющие важную роль в регуляции численности многих других видов членистоногих. Они ведут скрытый образ жизни и малоизвестны широкой публике. Между тем, число видов этого семейства огромно. Согласно опубликованному в 2001 году семитомному сводному каталогу, в мире насчитывалось 45 707 видов жуков-стафилинид. За прошедшие 15 лет энтомологи открыли множество новых видов, поэтому теперь их уже 61 тысяча – это чуть больше, чем общее число видов всех ныне существующих хордовых.

Ранее энтомологи считали, что в какой-то момент времени один из древних видов стафилинид научился сожительствовать с муравьями, освоив тем самым новую экологическую нишу. А все остальные стафилиниды, ведущие такой же образ жизни, считались его потомками.

Однако недавнее исследование показало, что все сложнее. Энтомологи Джозеф Паркер (Joseph Parker) из Колумбийского университета и Американского музея естественной истории и Мунетоси Маруяма (Munetoshi Maruyama) из энтомологической лаборатории Музея Университета Кюсю провели генетическое исследование обитающих среди кочевых муравьев жуков-стафилинид (результат доступен на сайте биологических препринтов bioRxiv.org).

Задача оказалась непростой, и ее выполнение заняло у ученых почти десять лет. Сбор свежих экземпляров для выделения ДНК приходилось вести в марширующих колоннах агрессивных муравьев. К тому же жуков было не так легко отыскать. Как правило, в колонии один жук приходится на тысячу муравьев.

Когда необходимые данные были собраны, оказалось, что все обитающие среди кочевых муравьев стафилиниды происходят от одного предка, жившего около 105 миллионов лет назад. Но ни этот предок, ни его ближайшие потомки не совершали перехода к паразитическому образу жизни среди муравьев. Это сделали как минимум 15 раз независимо представители разных ветвей генеалогического древа этих жуков.

Важной адаптацией, которая наблюдается у всех стафилинид, живущих с муравьями, стало изменение секрета железы, расположенной на брюшке жука. Обычно стафилиниды разбрызгивают выделяемые ей вещества (они относятся к группе хинонов), чтобы отпугнуть нападающего. Но у тех, кому полюбилась жизнь с муравьями, брюшная железа выделяет те вещества, которые сами муравьи используют для опознания своих. Среди других приспособлений, возникших независимо у 15 различных ветвей жуков, изменения внешнего облика: сужение “талии”, удлинение ног и усиков, походка, сходная с муравьиной. Все это помогает жуку сойти за своего.

Муравьи и жуки-стафилиниды из подсемейства Aleocharinae

A – свободно живущие представители родов Oxypoda и Atheta; B – примеры социальных паразитов кочевых муравьев с характерным внешним обликом: Ecitocryptus (живет среди муравьев рода Nomamyrmex) и лишенный глаз и надкрыльев Pseudomimeciton (живет среди муравьев рода Labidus); C–E – жуки-стафилиниды и их хозяева: Ecitophya с муравьем Eciton (Перу), Aenictoteras с муравьем Aenictus (Малайзия), Beyeria с муравьем Neivamyrmex (Эквадор). (Maruyama, Parker 2016)

Эволюционный биолог Даниэль Кронауэр (Daniel Kronauer) из Университета Рокфеллера в Нью-Йорке, ознакомившись с результатами исследования, назвал судьбу этих стафилинид «удивительным примером параллельной эволюции в течение длительного времени». Представители разных ветвей стафилинид, порой разошедшихся миллионы лет назад, действительно независимо друг от друга выработали схожие приспособления для жизни среди муравьев. С ним согласен Терри Орд (Terry Ord) из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, который считает, что этот пример достоин войти в учебники по теории эволюции.

Совсем недавно на том же сайте bioRxiv.org появился препринт исследования, где предполагается, что аналогичная история – многократный независимый переход к социальному паразитизму – произошла и среди представителей стафилинид, которые обитают в термитниках. Ее авторами стали Таро Элдридж (Taro Eldredge) из Университета штата Канзас, Тайсуке Канао (Taisuke Kanao) из Университета Киото и все тот же Мунетоси Маруяма.

Представители жуков-стафилинид внутри колоний термитов (Kanao, Eldredge, Maruyama 2016)

Ученые еще не собрали образцы ДНК достаточного числа видов для полного анализа и построение филогенетического дерева. Но они уже предложили сценарий, по которому мог происходить переход этих жуков к жизни в термитниках. У многих стафилинид, перешедших к такому образу жизни, есть особенность внешности, общая с другой группой этих жуков, которые живут и охотятся вдоль полосы прибоя. Голова их защищена своеобразным козырьком, который образован одним из грудных члеников. У жуков, ведущих вольный образ жизни, козырек служит защитой от песчинок. По мнению исследователей, он же мог помочь стафилинидам выдержать нападения термитов, когда они стали проникать в их жилища.

Облик различных стафилинид, живущих в термитниках (Kanao, Eldredge, Maruyama 2016)

Первоначально стафилиниды, возможно, лишь совершали краткие набеги на вход в термитник, поедая отдельных термитов. Но некоторые из них сумели “втереться в доверие” и начали жить внутри. Позднее ряд видов стафилинид, поселившихся в термитниках, изменили свой облик, став более похожими внешне на своих хозяев.