Гордиев узел эволюции: как бабочки раскрыли тайну биоразнообразия

В начале 1990-х годов британский студент Кит Уилмотт прибыл в Эквадор с грандиозными планами – вместе с другом он намеревался создать серию полевых определителей бабочек этой страны. Тогда он предполагал, что в регионе может быть 20–30 еще не описанных видов. Однако, как признается сам Уилмотт, ныне куратор чешуекрылых в Музее естественной истории Флориды, они «катастрофически ошиблись» в своих оценках. Спустя более 30 лет исследователи описали свыше 300 новых видов эквадорских бабочек, и конца этой работе не видно.

Среди всего многообразия бабочек Эквадора одна группа – род Adelpha – десятилетиями ставила ученых в тупик. Еще за семь лет до приезда Уилмотта лепидоптерологи назвали попытки классифицировать сотню с лишним видов этого рода «безнадежной путаницей». Проблема в том, что особи одного вида Adelpha могут выглядеть поразительно по-разному, в то время как два далеких друг от друга вида бывают почти идентичны. Любая попытка разобраться в их родстве на основе внешнего вида заводила в тупик.

Новое исследование, опубликованное в журнале Systematic Entomology, позволило Уилмотту и его коллегам распутать этот «гордиев узел». Ученые предположили, что у бабочек Adelpha действует редкий тип мимикрии, основанный не на ядовитости, а на скорости и непредсказуемости полета. Многие бабочки-имитаторы накапливают токсины из растений, делая себя несъедобными для хищников. Однако птицы охотно поедали предложенных им бабочек Adelpha. Их защитный механизм, вероятно, заключается в другом – в «хаотичном полете с резкими пике и быстрой сменой направления».

Этот тип подражания, называемый мюллеровской мимикрией, можно сравнить с игрой в догонялки, где несколько олимпийских бегунов одеты в одинаковую форму. Хищнику проще оставить их в покое и погнаться за более медленной добычей. Так и несколько видов быстрых бабочек, выработав схожий окрас, коллективно сообщают хищникам: «Не тратьте на нас время». Эксперименты подтвердили эту идею: птицы быстрее учились избегать быстрых «бумажных бабочек», которых экспериментаторы уводили из-под клюва, чем тех, что были пропитаны горьким веществом.

Исследователи выделили три основных шаблона окраски, которые независимо друг от друга эволюционировали у неродственных видов Adelpha. Паттерн IPHICLUS – самый древний, с длинными белыми полосами – скорее всего, передавался по наследству. А вот два других, COCALA (темные крылья с белыми «лучами» и огненными полосами) и SALMONEUS (только оранжевые полосы), многократно возникали у разных видов как ответ на давление хищников. Эти паттерны стали мощным эволюционным «течением», которое заставляло бабочек выглядеть одинаково для выживания.

Исследование также подтвердило давнюю теорию, объясняющую, почему в тропиках больше видов, чем в умеренных широтах. Анализ ДНК показал, что скорость эволюции мимикрических окрасов у Adelpha в тропиках значительно выше. Это поддерживает идею «петли обратной связи»: большое число видов в стабильном климате ведет к усложнению взаимодействий между ними (хищник-жертва), что, в свою очередь, подстегивает дальнейшую диверсификацию и появление новых признаков. Это первое исследование, продемонстрировавшее прямую связь между широтой и скоростью эволюции мимикрии.

Кроме того, генетический анализ разрешил еще одну загадку. Группа из шести видов, обитающих в высокогорных туманных лесах Анд, не вписывалась ни в род Adelpha, ни в родственный ему Limenitis. Ученые пришли к выводу, что эти бабочки образуют совершенно новый, ранее неизвестный род, который получил название Adelphina. Несмотря на прорыв, многое о жизни этих насекомых остается тайной – например, их брачное поведение, поскольку самки крайне редко спускаются из крон деревьев, оставаясь почти неизученными и редкими в музейных коллекциях.