Тайна стеклянных крыльев: генетики раскрыли химический язык бабочек

В тропических лесах Южной Америки обитают бабочки, крылья которых почти полностью прозрачны, словно сделаны из стекла. Эти создания, известные как стеклянницы, веками ставили в тупик ученых из-за своего поразительного сходства друг с другом. Новое исследование проливает свет на эту загадку, показывая, что их внешность – результат стремительной эволюции и сложной системы коммуникации.

Недавнее исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что стеклянницы пережили взрывной период видообразования. «Эти бабочки веками озадачивали и выводили из себя лепидоптерологов, таксономистов и кураторов музеев, включая меня лично в течение последних трех десятилетий», – признается соавтор исследования Кейт Уилмотт из Флоридского музея. Причина в том, что десятки новых видов появились в течение всего 1–2 миллионов лет, а частая гибридизация еще больше запутала их родословную.

Катализатором такого бурного видообразования стали резкие климатические изменения во время ледниковых периодов плейстоцена. Подобно тому, как острова то появлялись, то исчезали из-за колебаний уровня моря, разделяя популяции животных, ареалы обитания бабочек дробились из-за смены температур и режимов осадков. Изолированные группы, разделенные лесами или горными хребтами Анд, развивались своим путем, превращаясь в новые виды.

Чтобы распутать этот эволюционный клубок, ученые секвенировали геномы почти всех видов из двух групп стеклянниц. Генетический анализ позволил не только построить новое, более точное эволюционное древо, но и выявить шесть популяций, которые оказались настолько генетически отличными, что были признаны новыми, ранее неизвестными видами. Теперь, вооружившись генетическими данными, эксперты могут находить тонкие внешние различия для их идентификации и защиты.

Процесс диверсификации ускоряли и изменения в хромосомах. Такие перестройки могут приводить к появлению нового вида практически мгновенно, поскольку бабочки с разным набором или строением хромосом уже не способны давать жизнеспособное потомство. Это, наряду с быстрым видообразованием, объясняет, почему все стеклянницы выглядят почти одинаково. Ситуацию усложняет и мюллеровская мимикрия: несколько ядовитых видов имитируют одну и ту же предупреждающую окраску, чтобы хищники быстрее научились их избегать.

Но как же сами бабочки отличают «своих» в толпе двойников? Ответ кроется не в зрении, а в обонянии. Стеклянницы питаются растениями, содержащими горькие алкалоиды. Эти вещества делают их несъедобными для птиц, а также служат сырьем для производства уникальных феромонов. У самцов есть специальный орган, похожий на кисточку, – так называемый «волосяной карандаш», который они используют для распыления своего индивидуального аромата.

Анализ «парфюма» трех близкородственных видов показал, что их химические сигналы совершенно различны. Подобно тому, как индийские лунные мотыльки могут учуять самку за несколько километров, стеклянницы полагаются на свои уникальные химические «визитки» для поиска партнера. В мире, где все выглядят одинаково, именно невидимый язык запахов помогает им безошибочно находить друг друга и продолжать свой род.