Муравьи, завоевавшие мир

Около десятой части всех муравьев мира — близкие родственники; они принадлежат всего к одному роду из 323 — Pheidole. "Если вы войдете в любой тропический лес и прогуляетесь, вы наступите на одного из этих муравьев", — говорит профессор Эван Экономо из Окинавского института науки и технологий. Pheidole занимают экологические ниши в системах от тропических лесов до пустынь. Однако до сих пор у исследователей не было глобального представления о том, как множество видов Pheidole эволюционировали и распространились по Земле.

Экономо, исследователи из подразделения биоразнообразия и биосложности и коллеги из Мичиганского университета сравнили последовательности генов 300 видов Pheidole со всего мира. Они использовали эти последовательности, чтобы построить дерево, показывающее, когда и где каждый вид эволюционировал в новые виды. Параллельно они проанализировали научную литературу, музеи по всему миру и крупные базы данных, чтобы собрать информацию о местах обитания всех примерно 1200 видов Pheidole, создав карту ареала для каждого вида. Их результаты, опубликованные в Proceedings of the Royal Society B, показывают, что Pheidole эволюционировали одинаковым образом дважды: сначала, чтобы завоевать Новый Свет, а затем — Старый Свет.

Экономо начал проект с отбора образцов муравьев, представляющих каждый вид Pheidole. Затем команда секвенировала ДНК образцов, чтобы определить генетическое сходство между видами, и вычислительно реконструировала "генеалогическое древо" видов Pheidole, показав историю их эволюции. Муравьи — хороший модельный объект для изучения эволюции и наземных экосистем. Они доминируют во многих экосистемах, их биомасса сравнима с биомассой всех позвоночных вместе взятых. Они выполняют важные функции: аэрируют почву, участвуют в круговороте питательных веществ и рассеивают семена растений.

Сравнив эволюционное древо с картой ареалов, Экономо обнаружил, что род разделен на две основные группы эволюционных родственников: одну в Новом Свете (Америка) и одну в Старом Свете (Европа, Азия, Африка и Австралия).

"Новый Свет и Старый Свет почти полностью независимы друг от друга", — сказал Экономо. "Pheidole впервые эволюционировали в Новом Свете, от одного вида до более шестисот видов". Затем один из этих муравьев колонизировал Старый Свет, где эволюционировал еще примерно в шестьсот видов.

Виды Pheidole также демонстрируют климатическую закономерность: их больше в теплом и влажном климате. "Они доминируют в определенных областях предпочтительнее, чем в других, и эти закономерности согласуются, даже несмотря на независимую эволюцию". Это предполагает, что эволюция повторила себя и в некоторой степени детерминирована. То есть, вероятно, существует причина, по которой Pheidole доминируют в тропических экосистемах: их успех не был случайным. "Одна из идей заключается в том, что у них есть ключевая инновация, что-то, что дает им преимущество перед другими видами", — сказал Экономо.

В дальнейшем Экономо надеется выяснить, как так много видов Pheidole могут сосуществовать, изучая, как они добывают пищу, строят гнезда и процветают в своих местных условиях. "Это чрезвычайно сложный род для работы, потому что они очень разнообразны и их трудно идентифицировать", — сказал Экономо, — "так что, надеюсь, наша работа поможет ученым лучше понять эти организмы, которые являются доминирующими элементами многих экосистем Земли".