Улитки с левозакрученными раковинами выживают при атаках змей

Раковины улиток могут закручиваться влево (синистральные) или вправо (декстральные), что определяется одним геном. Новое исследование обнаружило преимущество меньшинства — синистральных улиток: они гораздо лучше выживают при нападении змей, чем декстральные. Этот эффект настолько велик, что может привести к образованию нового вида.

Спаривание между синистральными и декстральными улитками почти невозможно, так как их гениталии находятся на противоположных сторонах тела. У крупных улиток Satsuma, например, спаривание происходит «лицом к лицу». Все улитки являются гермафродитами, и когда обе улитки декстральные или обе синистральные, всё совпадает. Если же одна декстральная, а другая синистральная, гениталии выстраиваются «самец-самец» и «самка-самка».

Декстральные улитки встречаются гораздо чаще, чем синистральные, и поэтому имеют больше возможностей для спаривания. Это и трудности в спаривании означают, что синистральные улитки должны вымереть, если только у левосторонности нет какого-то неизвестного преимущества. Теперь учёные из Японии и Тайваня обнаружили, что этим преимуществом является устойчивость к хищничеству змей.

Змеи Юго-Восточной Азии из семейства Pareatidae — восточные слизнееды — специализируются на поедании слизней и улиток. Поскольку большинство улиток — декстральные (раковина справа), змеи атакуют слева, хватая раковину верхней челюстью и просовывая нижнюю челюсть в устье. У змей также развились асимметричные части рта с большим количеством зубов на одной стороне, чтобы легче поедать декстральных улиток. Однако эти изменения затрудняют поедание синистральных улиток, особенно когда змеи продолжают атаковать слева.

Исследователи под руководством доктора Масаки Хосо из Университета Тохоку изучили распространение улиток Satsuma и видов змей-слизнеедов в Японии. Они обнаружили, что в районах, где водятся змеи, синистральные улитки Satsuma встречаются чаще, чем в других местах.

Команда предсказала, что синистральные улитки с более крупными раковинами, такие как Satsuma, должны выживать лучше, чем улитки Bradybaena similaris с меньшими раковинами, поскольку их змеям труднее удерживать.

Для проверки гипотез исследователи содержали синистральных и декстральных улиток обоих видов и подвергали их нападению змей-слизнеедов. Результаты показали, что ни одна из декстральных улиток Satsuma не избежала поедания, но выжили 87.5% синистральных улиток. У более мелких улиток выживаемость синистральных особей была ниже, но они всё равно имели огромное преимущество перед декстральными.

Эти результаты позволили доктору Хосо предположить, что в какой-то момент защита от хищничества перевесит трудности спаривания, и хиральность (направление закручивания раковины) закрепится в противоположном направлении. Две группы станут отдельными видами и будут эволюционировать независимо. Чтобы проверить эту идею, исследователи секвенировали ДНК всех видов улиток Satsuma, найденных в Японии, и построили генеалогическое древо. Древо чётко показало, что синистральные виды эволюционировали из декстральных улиток как минимум шесть раз, и как минимум в четырёх случаях это изменение было вызвано мутацией в одном гене.

Такая смена даёт огромное преимущество, потому что практически мгновенно группа улиток адаптируется к выживанию при хищничестве, отделяется от других представителей вида и может эволюционировать самостоятельно. Хосо отметил, что эти события представляют собой «обнадёживающего монстра» — идею, выдвинутую генетиком Ричардом Гольдшмидтом, который утверждал, что небольшие генетические изменения могут привести к большим эволюционным переменам.

Статья опубликована в журнале Nature Communications.