(„SandroSalomonas“ / „Getty Images“) Panašu, kad nuodingi pienžolės augalų toksinai sukėlė evoliucijos kaskadą per kelis maisto tinklo sluoksnius, sukeldami tokias pačias genetines mutacijas vabzdžiuose, kirmėlėse, pelėse ir paukščiuose.
Drugeliai monarchai buvo vieni pirmųjų vabzdžių rasta su šiuo ypatingu genomo posūkiu , kuri leidžia jiems nemirštant maitintis toksiškais širdies glikozidais, kuriuos gamina pienžolės (Apocynaceae). Vietoj to, šie toksinai yra atskiriami tam tikrose drugelio kūno dalyse, užtikrinant apsaugą nuo plėšrūnų.
Juodagalvis snapas ( Pheucticus melanocephalus ) yra vienas iš tokių plėšrūnų, kuris, kaip žinoma, žiemą migruoja į Meksiką, kur lepinasi snapeliais monarchų drugelių.
Mokslininkai jau seniai įtarė, kad šiame paukštyje yra kažkas, kas leidžia jam ėsti tokį nuodingą vabzdį nemirtant, o dabar atrodo, kad šis gyvūnas sukūrė tuos pačius apsauginius mechanizmus kaip ir jo maistas.
Kai juodgalvio grossnapo genomas buvo paskelbta pernai , mokslininkai pradėjo ieškoti tų pačių mutacijų, kurios buvo pastebėtos monarcho drugiuose.
Galų gale jiems pavyko rasti du iš visų trijų šio plėšrūno drugelio natrio siurblio genų genetinių keistenybių.
Šie siurblio genai yra atsakingi už natrio patekimą į organizmo ląsteles ir kalio pašalinimą iš organizmo, tačiau pienžolės toksinai gali blokuoti šį pompą ir sukelti chaosą organizme.
Gyvūnai su širdimi, kaip paukščiai ir žmonės, iš tikrųjų gali mirti nuo širdies nepakankamumo jei suvartojama pakankamai toksino.
Todėl, norint išgyventi, gali prireikti pompų genų mutacijų, jei jūsų pagrindinis maistas susideda iš pienžolės toksinų.
„Jis išsprendžia šią paslaptį prieš 40 metų, kai biologija buvo gana gerai išvystyta, bet mes tiesiog negalėjome nusileisti iki žemiausio įmanomo organizavimo lygio – genomo, kad pamatytume, kaip grosbeaks tai daro“, paaiškina evoliucijos biologas Noah Whitemanas iš Kalifornijos Berklio universiteto.
„Nuostabu, atrodo, kad jie išvysto atsparumą, naudodami tą patį mechanizmą tose pačiose genetinio kodo vietose, kaip ir monarchas, ir amarai, vabzdžiai ir vabalai, kurie taip pat minta pienžolėmis.
Dar labiau stebina tai, kad mokslininkams pavyko aptikti šias genomo mutacijas keliuose maisto grandinės sluoksniuose.
Pavyzdžiui, parazitinė vapsva, Brangi trichograma , kuris minta monarcho kiaušiniais, taip pat turi dvi mutacijas toje pačioje natrio siurblio geno dalyje kaip ir drugeliai.
Tuo tarpu elnių pelės ( Peromyscus maniculatus ), kurie minta drugeliais monarchais , turi visas tris mutacijas, kaip ir nematodas, Steinernema carpocapsae , kuris gyvena dirvoje aplink pienžolės augalus.
Kartu rezultatai rodo, kad norint, kad gyvūnai galėtų grobti monarchinius drugelius, reikalingi bent du siurblio genų pakaitalai, nors norint patvirtinti šią hipotezę, reikia atlikti tolesnius genetinius eksperimentus.
„Nuostabu, kad visuose šiuose gyvūnuose molekuliniu lygiu įvyko konvergentinė evoliucija“, sako evoliucinių sistemų biologas Simonas 'Nielsas' Groenas iš Kalifornijos universiteto Riverside.
„Augalų toksinai sukėlė evoliucinius pokyčius mažiausiai trijuose maisto grandinės lygiuose.
Tai, kad visi keturi šie gyvūnai yra toli giminingi, rodo, kad ši plėšrūnų ir grobio mūšis turi gilias evoliucines šaknis. Kitaip tariant, augalų toksinai galėjo sukelti mutacijų domino efektą keliuose maisto tinklo lygiuose.
Autoriai negali būti tikri, ar tai yra vienintelės genetinės mutacijos, reikalingos vartoti pienžolės toksinus, tačiau jie tikisi atsakyti į šį klausimą atlikdami tolesnius genominius tyrimus.
Juodanugaris snukis ( icterus abeillei ), pavyzdžiui, kiekvieną žiemą suvartoja iki milijono monarchų, tačiau jis linkęs pasirinkti nuodingiausias dalis. Kita vertus, grosbeaks valgo visą drugelį.
Oriolių genomas dar turi būti sekvenuotas, bet kai jie bus, bus įdomu pastebėti, ar jie turi tas pačias genetines mutacijas siurblio genuose, ar jie pritaikė kitokį mechanizmą.
„Manau, kad yra kitų parazitoidų ir plėšrūnų, kurie taip pat sukūrė atsparumo mutacijas, kurios sąveikauja su monarchais, ir tik laiko klausimas, kada jie bus atrasti. sako Žalias.
„Žinome, kad tai nėra vienintelis būdas išvystyti atsparumą širdies glikozidams, bet atrodo, kad tai vyraujantis būdas – nukreipti į šį konkretų pompą.
Tyrimas buvo paskelbtas m Dabartinė biologija .