Mirmecophile beetles - nový příklad předvídatelné evoluce • Alexander Khramov • Vědecké zprávy o "prvcích" • Evoluce, entomologie

Mirmecophile brouci – nový příklad předvídatelné evoluce

Obr. 1. A – volně žijící stafilinidští brouci Aleocharinae, B – stafilinida-myrmecophiles Aleocharinaeparazitické na nomádských mravencích, C – stafilinida Ecitophya a jeho majitel je kočovný mravenec Eciton (Peru) D – stafilinida Rosciszewskia a jeho majitel je kočovný mravenec Aenictus (Malajsie), E – stafilinida Beyeria a jeho majitel je kočovný mravenec Neivamyrmex (Ekvádor). Obrázek z diskutovaného článku vSoučasná biologie

Molekulární fylogenetická analýza provedená vědci z Japonska a Spojených států ukázala, že podobné změny v morfologii stafilinidů Aleocharinaespojené s kočovnými mravenci, vznikly nezávisle na sobě alespoň 12krát. Následně v tomto případě evoluce působila předvídatelným způsobem: aby se spolu s nomádskými mravenci spojili, nesouvisející taxony se musely povýšit na stejnou úroveň.

Když do poloviny 20. století bylo jasné, že kromě přirozeného výběru hraje v evolučním procesu důležitou roli náhodná genetická variabilita, teoretici biologů začali mluvit o zásadní nepředvídatelnosti evoluce. Ve své knize "Nehoda a nutnost" (1971) napsal francouzský biochemik a laureát Nobelovy ceny Jacques Monod: "Čistá šance, zcela zdarma, ale slepá,při samotném založení velkolepé stavby evoluce: toto je ústřední postavení moderní biologie – již není jednou z možných nebo představitelných hypotéz. Dnes je to jediná možná hypotéza. "Nebo, jak říká slavné výrok amerického paleontologa Stephena Jay Goulda, jestli se" vrátíme "zpět a znovu začneme, získáme ekologický svět, který není příliš podobný tomu, co nyní vidíme. (viz SJ Gould 1989. Úžasný život: burgess břidlice a povaha dějin).

V posledních letech však různé příklady konvergence ukázaly, že evoluce se nejeví jako nepředvídatelná, jako by to chtěli fanoušci jeho Veličenstva. Například elektrické orgány se nezávisle objevily v šesti různých skupinách ryb – a ve všech se výrazně změnily výrazy stejných genů (viz: Elektrické orgány v různých skupinách ryb jsou regulovány podobnými geny, Elementy, 01.07.2014). Ukazuje se, že evoluce nemůže jít, jak se vám líbí – počáteční uspořádání rodového typu dovolí člověku předpovědět, jaké změny nastávají v jeho potomcích za určitých podmínek. Autoři studie o myrmechofilních broucích Stafilinidae dospěli k podobnému závěru.Mirmecophiles jsou organismy, které jsou úzce příbuzné s mravenci a zpravidla žijí na jejich náklady.

Stafilinida (Staphylinidae) je jednou z největších rodin zvířecí říše, s počtem více než 60 tisíc druhů ve 32 podrodinách a mezi nimi je více myrmekofilů než u všech ostatních druhů hmyzu. Zvláště mnoho myrmecophilous brouci jsou mezi Aleocharinae, největší podskupina Stafilinid (asi 16 tisíc druhů). Mezi nimi je slavný Lomekhaus, který netušící mravenci nabírají a berou si je pro své potomky. Nicméně, ve vzhledu lomehuz a většiny ostatních stafilinid-myrmecophiles z této podčeledi neexistuje nic společného s mravenci – vypadají stejně jako typické free-žijící stafilinids.

Ale je v tom Aleocharinae tři dospělé rody, jejichž dospělí brouci jsou velmi podobní svým hostitelům kvůli zúženému břichu připomínajícímu stopku mravenců, prodlouženým končetinám a formickým anténním polím s prodlouženým prvním segmentem (obr. 1). Tyto chyby parazitizují kočovné mravence starého a nového světa.Někteří badatelé sjednotili všechny tyto rody v kmenu Dorylomimini, za předpokladu, že všichni sestoupili z jediného předka, který parazitoval předka kočovných mravenců Dorylinae. Vzhledem k tomu, že se vytvářely všechny nové generace kočovných mravenců, vzrostla jejich různorodost (viz C. H. Seevers 1965. Systematika, evoluce a zoogeografie staphylinidových brouků spojených s mravenci (Coleoptera, Staphylinidae)).

Nejnovější výzkum vědců z Japonska a Spojených států však ukázal, že tomu tak není. Stafilinidae, nesouvisí s blízkou příbuzenstvím, se nezávisle usadili na kočovných mravencích, přičemž získali stejný vzhled mravence. Aby to dokázali, vědci shromáždili stafilinidy spojené s 5 z 7 rodů kočovných mravenců Dorylinae. Nebylo to tak snadné – někdy jeden mirmekofil představuje 5 000 mravenců a pro to, abyste ho rozpoznali v mravenci na pochodu, potřebujete oko. Porovnáním shromážděných stafilinidů na několika jaderných a mitochondriálních genech s jinými rodiči podrodiny, autoři článku zjistili, že mraveneční forma je stafylinidy. Aleocharinae nezávisle získané alespoň 12krát (obr. 2)!

Obr. 2 Molekulární cladogram podrodiny stafilinidních brouků Aleocharinae. Číslované a označené v oranžové barvě taxony, které získaly formu mravence, oranžové šipky ukazují na své hosty-mravenci. Obrázek z diskutovaného článku v Současná biologie

S ohledem na údaje molekulární fylogenetické analýzy, poslední společný předek Staphylinid-Mirmecophilus spojený s nomádskými mravenci žil před 105 miliony lety – přibližně uprostřed křídového období (obr. 3). Pro srovnání, poslední předek myši a muže existoval před 75 miliony let (viz A. T. Chinwalla et al., 2002).). Nyní si představte, že některé krysy, makaky, lemury a křečky 12 krát za sebou, aniž by si mezi sebou mluvily, se staly dvěma vodními kapkami podobnými, řekněme, želvu. Ale přesně to se stalo se stafilinidami Aleocharinae – vždy od srážky zástupců této podčeledi s kočovní mravenci získali stejný výsledek. No, jak nemluvit o předvídatelnosti evoluce?

Obr. 3. Odhadovaná doba divergence taxonů Stafilinidů Aleocharinae. Číslované a označené v oranžové barvě taxony, které získaly mravenčí formu. Ma je ​​před miliony lety. Obrázek z diskutovaného článku v Současná biologie

Možná je celá otázka, že život v rodinách kočovných mravenců předpokládá velkou míru integrace do jejich "života".Stafylinidové se musí neustále pohybovat po svých pánů, olizují a čistí mravenci, stejně jako mravenci spolu navzájem, nakonec stafylinidy, za stejných podmínek se zbytkem rodiny, jedí kořist, kterou přivezli žoldáci. Někdy při cestování na nové místo nucují mravence, aby se sami sebe vydali. Aby mravenci během všech těchto manipulací nepoznali podvodníky dotykem, musí napodobit obrysy těla co nejvíce pod svými pány.

Soudě podle molekulárních dat, vznik moderních rodu stafilinid Aleocharinaespojené s kočovnými mravenci, došlo v Paleocene a Eocene. V této době je podle fosilních záznamů prudký nárůst počtu mravenců v ekosystémech. To lze vysledovat např. Zařazením do jantaru. Dokonce i v barmském jantaru, jehož věk je asi 100 milionů let (středně křídový), jsou nálezy mravenců vzácné. V baltském jantaru (pozdní Eocene) se jejich počet dramaticky zvyšuje. No v meocenickém mexickém a dominikánském jantaru počet mravenců již překročil hranici.

Mnoho bezobratlých z tohoto rozšíření mravenců ztratilo, nikoliv však Stafilinidy. Aleocharinae – díky přítomnosti speciální tergálové žlázy na konci břicha se naučili manipulovat s chováním mravenců, které před nimi otevřely lákavé možnosti myrmekofilie – život na vše připraveném.

Zdroj: Munetoshi Maruyama, Joseph Parker. Konvergence hlubokých časů v symbiódách ramenních brouků v armádních mravencích // Současná biologie. 2017. V. 27. P. 920-926.

Viz též další myrmekofilní brouci parazitizovaní na nomádských mravencích:
1) brouka brouka, "Elements", 15.2.2017.

O předvídatelném vývoji:
1) Metody adaptace bakterií na různé teploty se ukázaly být předvídatelné, "Elements", 16.3.2017.

Alexander Khramov


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: