25.07.2018

Родословное древо саранчи

Генетическое исследование, проведенное учеными из Техасского университета A&M и Музея провинции Ла-Плата в Аргентине, показало, что общий предок всех многочисленных представителей семейства саранчовых жил не в Африке, как считалось раньше, а в Южной Америке.

Саранчовые (Acrididae) обитают во всех частях света за исключением Антарктиды. Из приблизительно одиннадцати тысяч современных видов, входящих в подотряд короткоусых прямокрылых, на долю этого семейства приходится десять тысяч. Они живут на лугах, в степях, в околоводных биоценозах, в пустынях, на альпийских лугах, в различных типах лесов и демонстрируют широкий спектр морфологического, экологического и поведенческого разнообразия. Построить эволюционное древо саранчовых непросто, так как представители разных групп, входящих в это семейство, попадая в сходные экологические условия, приобретали одинаковые внешние черты (конвергентная эволюция), так что, если применять только морфологический анализ, их можно принять за более близких родственников, чем они есть на самом деле.

В нынешнем исследовании эволюционные отношения между разными саранчовыми устанавливались при помощи анализа ДНК. Авторы работы собрали образцы ядерного и митохондриального генома у 142 видов современных саранчовых из 22 стран. Работы по сбору материала и его анализу заняли десять лет. В результате им удалось построить филогенетическое древо этого семейства, а также установить, что происходят саранчовые из Южной Америки. Раньше считалось, что они возникли в Африке. К этому выводу ученых подталкивало существование в Африке ряда родственных семейств и недостаточная изученность южноамериканских саранчовых. В нынешнем исследовании генетический анализ включал восемь видов, которые не входят в семейство, но родственны ему. Как оказалось, ближайшие внешние родственники саранчовых (семейства Tristiridae, Romaleidae и Ommexechidae) обитают в Южной Америке. Были изучены и ископаемые образцы для калибровки возраста некоторых подсемейств саранчовых, и выяснилось, что самая ранняя отошедшая от их общего корня линия также встречается в Южной Америке. Она включает южноамериканские подсемейства Marelliinae, Pauliniinae, Ommatolapidinae, Leptysminae и Rhytidochrotinae.

По расчетам авторов, семейство саранчовых возникло в палеоцене, около 59,3 миллионов лет назад. В то время Южная Америка и Африка уже были отделены друг от друга, но находились на более близком расстоянии, чем в наши дни. Примерно 57 миллионов лет назад саранчовые смогли пересечь Атлантику и попасть на африканский континент. Они могли это сделать, например, на вырванных бурей и упавших в океан деревьях с побережья или преодолеть этот путь во воздуху. Сходные события – переселение через Атлантический океан – как считается, произошли в некоторых группах амфибий и рептилий.

Распространившись по Африке, саранчовые далее заселили Европу и Азию, а далее и Австралию. Другая волна саранчовых из Южной Америки проникла в Северную. Генетический анализ указывает также на как минимум три события последующей реколонизации, то есть три группы саранчовых независимо проникали из Старого Света на свою историческую прародину в Америку. Интересно, что хронологически третья из этих волн реколонизации относится к семейству Cyrtacanthacridinae, куда входит род Schistocerca с его знаменитым представителем – пустынной саранчой (Schistocerca gregaria). Она единственный представитель своего рода, живущий в Старом Свете, все остальные ее родственники обитают в Северной и Южной Америке. По подсчетам авторов статьи, род возник в Африке около 6-7 миллионов лет назад, когда расстояние межу африканскими и американскими берегами уже было примерно таким, как сейчас. Но ученые уверены в способности саранчи пересечь Атлантику. В качестве примера они приводят событие 1988 года, когда большая стая пустынной саранчи добралась из Западной Африки до Вест-Индии.

Также исследователи пришли к выводу, что необходимо пересмотреть границы многих подсемейств в составе саранчовых. «Есть несколько подсемейств, таких как Catantopinae и Hemiacridinae, которые считались “таксономическими свалками” в течение многих десятилетий, – говорит один из авторов работы профессор энтомологии Хоцзюнь Сун (Hojun Song). – То есть в этих искусственных группировках накопилось много не связанных между собой групп. Показанный парафилетический характер этих групп – первый шаг к пересмотру таксономии, и мы предвидим, что в ближайшем будущем в классификации саранчовых произойдут важные сдвиги». Это станет целью дальнейшей работы Суна и его коллег. В нынешнем исследовании проанализированы геномы видов, составляющих не более двух процентов всего разнообразия саранчовых. Хотя они были выбраны так, чтобы максимально полно представлять все их группы, для уточнения внутренней классификации потребуется увеличить выборку. Исследователи стремятся, чтобы в итоге построенная ими родословная саранчовых максимально точно отражала их эволюционную историю.

Итоги работы были опубликованы в журнале Insect Systematics and Diversity.

Источники:

1. polit.ru