биомолекула.ру. Взгляд изнутри.
 

Логин:
Пароль:


Имитаторы-халтурщики

[24 марта, 2012 г.]

Мимикрия — способность одних видов копировать внешний облик других — является исторически одной из первых, но наиболее ярких и убедительных иллюстраций работы естественного отбора, на котором покоится здание эволюции. Однако часто природа как будто не в состоянии выполнить работу качественно, и имитатор лишь отдаленно напоминает модель. Канадские энтомологи пристально изучили феномен «халтурной мимикрии» и обнаружили, в каких случаях отбор способствует закреплению такой некачественной маскировки.

Сто пятьдесят лет назад британский натуралист Генри Бейтс описал феномен, о котором сам он отозвался как о «наиболее надежном доказательстве существования естественного отбора» [1]. Чарльз Дарвин и Альфред Уоллес, всего несколькими годами ранее постулировавшие естественный отбор как основную движущую силу эволюции, были согласны с его оценкой. Дарвин даже относился к статье Бейтса как к «одной из самых сильных и нужных из тех, что ему доводилось читать» [2].

Бейтс открыл особый вид адаптации, сегодня носящий название мимикрии Бейтса, в которой имитатор (вид, подверженный поеданию хищником) в процессе эволюции приобретает внешнее сходство с другим видом, не пригодным в пищу (модель). Смысл этого подражания в том, чтобы сбить хищника с толку и сделать, чтобы он избегал безобидных имитаторов так же, как он избегает приближаться к ядовитым видам. (См. также: «Искусство подражания» [3].)

Однако оказывается, что мимикрия далеко не всегда «одинакова полезна», то есть, часто бывает, что приобретаемое с ее помощью сходство лишь весьма поверхностно и, в общем-то, не может надежно защитить вид-имитатор. Вопрос: куда же смотрит эволюция? Канадские энтомологи взялись изучить это явление в деталях [4] и первое, с чего они начали, это суммировали несколько высказанных в научной литературе теорий, якобы объясняющих явление неточной мимикрии, хотя, как выяснилось, ни одна из них не была должным образом проверена:


  1. Гипотеза, которую мы условно обозначим «кому и кобыла невеста» («eye of the beholder»), предполагает, что когнитивные способности человека и животных настолько отличаются, что некачественная маскировка очевидна только людям, а животные же с готовностью на нее «покупаются» (а значит, ничего лучше и в принципе не нужно);
  2. Гипотеза «многостаночников» («multimodel») предполагает, что имитаторы-«халтурщики» не похожи на модель только из-за того, что имитируют сразу несколько моделей, рассчитывая, что «с миру по нитке» маскировка получится адекватной;
  3. Родственный отбор («kin selection») может поддерживать неаккуратную маскировку, если речь идет о группе близких видов;
  4. Гипотеза ограниченности основывается на том, что в некоторых случаях идеальная мимикрия может обойтись имитатору слишком дорого (организм не достаточно пластичен физиологически и/или генетически, чтобы подстроиться идеально), так что маскировка является разумным балансом безопасности и затрат;
  5. «Ослабленный отбор» («relaxed selection») постулирует существование определенного предела похожести, после которого добиваться еще более идеального сходства уже бессмысленно, потому что достигнутый уровень маскировки уже обеспечивает удовлетворительную защиту.

Исследователи собрались проверить эти и некоторые гипотезы одним махом и на одной группе животных-имитаторов, которыми стали одни из наиболее знаменитых «притворщиков» — мухи журчалки, с виду напоминающие ос, пчел или шмелей. Известно около 5600 видов журчалок, и около четверти из них мимикрируют. Энтомологи отловили и детально изучили представителей 38 видов журчалок и 10 видов-«моделей», которым те подражают (см. рисунок).

Имитаторы и модели. В исследовании неидеальной мимикрии сравнивали 37 видов мимикрирующих мух-журчалок с их «моделями» (ядовитыми перепончатокрылыми, которым они подражают «в надежде» не быть съеденными птицами). Под каждой фотографией приведен индекс похожести, определенный «на глаз» (чем он больше, тем сильнее муха напоминает свою модель).

Похожесть и непохожесть имитаторов на свои модели оценивали как на основе математического алгоритма, основывающегося на измерении длины антенн, лапок, цвета, узора и размера насекомых, так и на основе простого человеческого «похоже/не похоже». Причем, кроме «простого человеческого» учитывали также «простое голубиное» мнение, в результате чего оказалось, что птицы оценивают качество маскировки почти так же, как и люди, а, значит, гипотезу «кому и кобыла невеста» можно было отвергнуть прямо с порога.

Далее, кластерный анализ, беспристрастно группирующий насекомых по внешней похожести, безжалостно отверг и гипотезу «многостаночников», поскольку комбинаций признаков нескольких моделей сразу у журчалок не наблюдается. Среди положений гипотезы родственного отбора есть предсказание, что при увеличении численности имитаторов точность мимикрии должна снижаться, а у журчалок оказалось строго наоборот. Это наблюдение согласуется только с двумя последними гипотезами — «ограниченности» и «ослабленного отбора». Второе наблюдение, также согласующееся с этими теориями, это что с ростом размера тела журчалок качество имитации также возрастало.

Чтобы понять, как эти две теории объясняют повышение качества мимикрии при увеличении численности и размера тела, нужно взглянуть на проблему глазами хищника. Если не все имитаторы пудрят хищнику мозги одинаково хорошо, то, в условиях высокой численности притворщиков, когда вероятность наткнуться на модель для хищника падает, выживать будут только самые лучшие притворщики, подливая воды на колесо естественного отбора и повышая качество имитации во всей популяции. Аналогично, крупным по размеру имитаторам приходится маскироваться намного более тщательно, потому что именно на них в первую очередь обращено внимание хищника, желающего отхватить кусок пожирнее. По этой причине среди мелких насекомых давление отбора оказывается слабее а, значит, и маскировка может быть более «халтурной».

Пока так и не ясно, какое предположение, объясняющее неидеальную мимикрию, верно, — ослабленный отбор (когда неточной мимикрии и так хватает) или ограниченность возможностей (когда дальнейшее совершенствование камуфляжа оказывается непосильным грузом). Ограничение возможностей, кстати, может происходить не только от несовершенства организма имитатора, но и потому, что чересчур похожие модель и имитатор невольно начинают конкурировать за одни и те же ресурсы, и им становится «тесно».

Работа этой группы энтомологов показывает, что мимикрия, открытая 150 лет назад, может оказаться так же неисчерпаема, как и атом, и еще послужит биологам для освещения извилистой тропки, по которой движется эволюция.

По материалам Nature News [5].

Литература


  1. Bates H. W. (1862). Contributions to an insect fauna of the Amazon Valley. Lepidoptera: Heliconidae. Trans. Linn. Soc. 23, 495–556;
  2. Burkhardt F., Evans S. & Pearn A. M. (eds) Evolution: Selected Letters of Charles Darwin 1860–1870 (Cambridge Univ. Press, 2008);
  3. «Искусство подражания». Наука и жизнь № 4 (2003);
  4. Penney H.D., Hassall C., Skevington J.H., Abbott K.R., Sherratt T.N. (2012). A comparative analysis of the evolution of imperfect mimicry. Nature 483, 461–464;
  5. Pfennig D.W., Kikuchi D.W. (2012). Evolutionary biology: Life imperfectly imitates life. Nature 483, 410–411.

Автор: Чугунов Антон.

Число просмотров: 844.

Вернуться в раздел «Новости»

Комментарии

(Оставить комментарий) (показывать сначала старые комментарии)

Re: Имитаторы-халтурщики

 — 15 мая, 2012 г. 21:59. (ссылка) (свернуть ветвь) (редактировать) (удалить)

Интересно было бы почитать о подобных исследованиях в других областях, не только на примере насекомых.

(ответить)

Re: Re: Имитаторы-халтурщики

Никитин Олег — 5 августа, 2012 г. 13:24. (ссылка)

Природа действительно удивительна.

(ответить)

Яндекс.Метрика

© 2007–2015 «биомолекула.ру»
Электропочта: info@biomolecula.ru
О проекте · RSS · Сослаться на нас

Дизайн и программирование —
Batch2k15.

Сопровождение сайта — НТК «Биотекст».

Условия использования сайта
Об ошибках сообщайте вебмастеру.