Раскрытие эволюционной истории змеи через её окраску

Змея, которая выглядит как множество разных змей. Звучит как загадка. Так оно и есть.

Змея Великих равнин (Sonora episcopa) — это оборотень, принимающий множество различных цветов и узоров. У неё может быть одна красная полоса вдоль всего тела. Или чёрно-белые кольца. Или красно-чёрные кольца. А иногда она просто однотонно-коричневая.

Чтобы всё усложнить, у них иногда также могут быть другие отличительные отметины — чёрные пятна на голове или вокруг шеи, как ошейник. Как показывает новое исследование, именно эти отметины являются ключами к их эволюционной истории.

Исследователи из Международного университета Флориды (FIU) и Мичиганского университета объединили полевые работы и генетический анализ, чтобы понять, что движет цветовым разнообразием у этих змей. Они обнаружили, что процесс под названием мимикрия — когда один вид эволюционирует, чтобы выглядеть как другой, даже не родственный ему вид — играет важную, иногда скрытую роль в этом невероятном разнообразии. Это новое открытие важно для понимания других видов, которые когда-то использовали мимикрию, но теперь не имеют миметических черт.

Змеи Великих равнин безвредны. Они эволюционировали, чтобы использовать мимикрию как форму защиты, обманывая хищников, заставляя их думать, что это ядовитые, опасные коралловые аспиды.

У них не всегда есть типичные миметические узоры. Однако выяснилось, что существует прямая генетическая связь между миметическими признаками и другими цветовыми вариациями, не связанными с мимикрией. Они несут в себе запись своей эволюционной истории мимикрии — запись, написанную на их телах в виде тех самых чёрных "шапочек" или "ошейников".

"Мимикрия, похоже, является двигателем биоразнообразия, который стимулирует цветовую изменчивость внутри вида", — сказал Кристиан Кокс, эволюционный биолог из Института окружающей среды FIU и соавтор исследования. — "Тот же тип отбора, что лежит в основе мимикрии, может быть важен для стимулирования разнообразия даже в группах, у которых нет этих миметических черт. Например, чёрная "шапочка" и "ошейник" — не миметические признаки, но они генетически связаны с красно-чёрными кольцами, которые наблюдаются при мимикрии под коралловых аспидов".

Исследование возглавил Джон Дэвид Керлис — который работал с Коксом в магистратуре и теперь является аспирантом Мичиганского университета, работающим с профессором Элисон Дэвис Рабоски. Он изучил более 1200 змей в полевых условиях и в музейных коллекциях. Он документировал цветовые вариации, а также наличие чёрной "шапочки" и "ошейника". Он объединил эту информацию с генетическим анализом, чтобы картировать, как разные популяции выглядят по-разному в зависимости от места обитания.

Например, в Нью-Мексико есть популяция, где у змей красная полоса. Двигаясь на юг, есть другая популяция, которая мимикрирует под коралловых аспидов. Ещё дальше на юг есть группа однотонно-коричневых змей. Та же история записана на ландшафте и в других штатах.

"Один из первых вопросов, которые люди задают, когда видят животное: 'Почему оно так выглядит?' Это очень простой вопрос, но оказывается, что ответ на него почти всегда очень сложный", — сказал Керлис. — "Это моя мотивация для проведения этого исследования: я хочу лучше понять, почему животные выглядят так, как выглядят, особенно в системах, где много цветовых вариаций".

Результаты были опубликованы в Proceedings of the Royal Society B.