Как темнотелки завоевали мир: геномный анализ раскрывает эволюционные секреты
Крупномасштабный геномный анализ темнотелок — гиперразнообразной группы насекомых, насчитывающей более 30 000 видов по всему миру, — раскрывает 150-миллионолетнюю эволюционную историю этих экологически важных существ. Исследование провели учёные из Австралийского национального университета (ANU) и CSIRO.
Темнотелки, жившие ещё со времён динозавров, поражают своим «экстраординарным» разнообразием и способностью адаптироваться к самым разным и суровым средам. Однако до сих пор было не до конца понятно, как именно они развили черты, позволившие им «завоевать мир».
Ведущий автор исследования, доктор Юнь Ли (ANU и CSIRO), поясняет, что с самого начала темнотелки пережили несколько эволюционных «больших взрывов». Это позволило им расселиться по огромному диапазону наземных сред на Земле и быстро эволюционировать в «потрясающее множество» различных форм тела, которые мы видим сегодня.
«Темнотелки — в основном падальщики, играющие критически важную экологическую роль как редуценты. Но их привычки особенно разнообразны», — говорит доктор Ли.
«Темнотелки — мастера изменения формы, демонстрируя широкий спектр форм тела: от цилиндрической, похожей на подсвечник (у видов, сверлящих древесину), до полусферической, напоминающей мячик для пинг-понга (у видов, пасущихся на поверхности)».
Проанализировав ДНК темнотелок, извлечённую из музейных образцов, исследователи реконструировали эволюционное древо, охватывающее 150 миллионов лет эволюции для более чем 300 видов. Работа опубликована в журнале Current Biology.
Чтобы понять движущие силы разнообразия темнотелок, учёные собрали экологическую информацию и количественно оценили вариации формы тела, оцифровав более 900 образцов из Австралийской национальной коллекции насекомых (ANIC) в CSIRO.
В семейном древе темнотелок исследователи обнаружили существенные различия в скорости эволюции формы тела. Некоторые линии демонстрировали особенно быструю эволюцию — так называемую «квантовую эволюцию».
Именно это позволило темнотелкам быстро менять форму тела с течением времени, чтобы адаптироваться к новым сложным условиям.
«Квантовая эволюция — ключ к исключительной способности темнотелок “менять форму”, — отмечает доктор Ли. — Именно так они смогли завоевать разнообразные среды, которые менялись на протяжении сотен миллионов лет: от тропических саванн и засушливых пустынь до прибрежных дюн и горных вершин, и даже наших задних дворов».
Результаты показывают, что квантовая эволюция часто происходила на эволюционном древе темнотелок. Учёные обнаружили более 60 быстрых эволюционных скачков, связанных с экологическими изменениями в высокоспециализированных средах обитания этих жуков.
«Оглядываясь в прошлое, мы видим, что эти жуки переживали периоды быстрых всплесков эволюции, особенно в конце мелового–палеогенового массового вымирания около 66 миллионов лет назад, которое уничтожило более 70% всех видов на планете».
Известно более 400 000 видов жуков, что составляет почти четверть всего животного мира Земли. Доктор Ли подчёркивает, что жуки «поистине доминируют в мире» как по своему разнообразию, так и по экологической значимости.
«Изучая эволюционную историю этих маленьких, но гиперразнообразных насекомых, мы можем нарисовать детальную картину эволюции разнообразных форм жизни на Земле, — говорит учёный. — Быстрая эволюция темнотелок помогла им достичь глобального экологического доминирования».