Гавайские пауки и предсказуемость эволюции

Сейчас бы уехать на край света да там эволюционировать. Гавайский архипелаг – пример глубочайшего уединения, он расположен в 3800 километрах от ближайшей большой земли. И это просто рассадник эволюции! Большинство обитающих там видов животных являются потомками иммигрантов, которые колонизировали острова в последние 5 млн лет и за это время успели породить целый ассортимент уникальных форм. Это десятки видов гавайских цветочниц, разнообразию клювов и окраски которых могут позавидовать галапагосские вьюрки, это более тысячи видов плодовых мушек – эндемиков Гавайев (здесь живет около четверти мирового разнообразия дрозофилид!), а еще гусеницы пядениц, которые доэволюционировались до того, что из листоядных скромниц превратились в свирепых мухоядных хищниц!

Все это результат адаптивной радиации. И пауки тоже на такое способны. Тенетник Theridion grallator, которого за узор на брюшке называют улыбающимся пауком, демонстрирует великое многообразие своей декоративной «эмоции» – от сдержанной «улыбки» полосочкой до неудержимого «хохота» во все брюшко (на фото справа). Гавайские представители рода Tetragnatha, обладатели крупных хелицер и длинных щетинок на лапках, на каждом острове выдали по набору разноцветных экоморф (экоморфологических вариантов). Порой ученые открывают целые группы, появившиеся в результате радиации: так, в 2002 году был описан новый эндемичный для Гавайев род линифий Orsonwelles, чьи виды назвали в честь фильмов Орсона Уэллса.

Еще один удивительный пример эволюционной радиации демонстрируют гавайские тенетники Ariamnes. Англоязычные арахнологи называют их пауками-прутиками (stick spiders), поскольку брюшко у них вытянуто и напоминает веточку. По ночам они охотятся на всяких букашек или просто похищают добычу из сетей пауков Orsonwelles – этот способ добывания пищи носит название «клептопаразитизм». Клептопаразитами были уже их предки, что прибыли на Гавайи примерно 1,7 млн лет назад, приплыв из Азии под парусами из паутины, влекомыми ветром. Правда, воровать на островах в те времена было особо не у кого – пауков, плетущих сети, было мало. Так что ариамнесы стали охотиться – в том числе на других пауков. Движения их медлительны, как у маленьких ленивцев, и благодаря этому им удается усыплять бдительность будущих жертв и нападать неожиданно и вероломно.

В дневное время пауки-прутики отдыхают, маскируясь на фоне привычного окружения, чтобы не стать добычей цветочниц. На нижней стороне листьев скрываются паучки блестяще-золотистой окраски. На коре и камнях – глянцево-темные. Среди белых лишайников – матово-белесые. Полный цветовой набор можно найти на островах Оаху и Мауи; на островах Кауаи, Молокаи и Гавайи белесая экоморфа отсутствует, там живут только золотистые и темные пауки. Можно подумать, что это три вида Ariamnes распространились по архипелагу, каждый со своей окраской. Но оказывается, все гораздо интереснее.

Особи разных видов пауков Ariamnes с Гавайских островов. Слева вверху (A) – A. huinakolu, предположительно наиболее близкий к предкам всех гавайских Ariamnes, обитает на острове Кауаи, старейшем в архипелаге (5 млн лет). Слева внизу (J) – A. waikula на паутине Orsonwelles. Виды на фрагментах B, D и I – новые, пока не описаны.

Арахнолог Розмари Гиллеспи из Калифорнийского университета (США) выяснила, что золотистые пауки с разных островов принадлежат к разным видам, и эти виды более родственны темным и светлым видам, соседствующим с ними на каждом конкретном острове! Раз за разом, заселяя новый остров, пауки-прутики разделялись на новые виды – и всякий раз на те же самые экоморфы, характеризующиеся определенной окраской и местообитанием. Золотистый паук, попавший на Оаху, породил там золотистую, темную и белесую экоморфы. Другой золотистый паучок, перебравшийся на Мауи, тоже диверсифицировался – разделился на темный, белесый и два золотистых вида. Эволюция повторилась по строго заданному шаблону.

Гиллеспи уже видела такое у гавайских тетрагнат. У этих пауков четыре экоморфы: зеленая, каштановая, бурая крупная, бурая мелкая. Поначалу биолог думала, что все зеленые тетрагнаты – близкие родственники. Однако анализ ДНК показал, что разноцветные виды, обитающие на одном и том же острове, находятся в более тесном родстве друг с другом, чем с пауками, схожими по окраске, но с других островов. Тетрагнаты, как и ариамнесы, переселялись с острова на остров, и в каждом новом месте происходила схожая адаптивная радиация – или лучше сказать конвергентная эволюция. «Столь детально отрегулированное повторение эволюции крайне необычно», – отмечает Гиллеспи.

Шаблон конвергенции определяется свойствами самих животных. Золотистая окраска у Ariamnes возникает благодаря пластинчатым кристалликам гуанина в покровах тела, которые отражают свет и акцентируют бледно-желтый пигмент в вышележащих клетках, подстилающих кутикулу. Белесый вариант получается в том случае, если кристаллы имеют кубическую форму: они рассеивают свет, и сквозь кутикулу мы наблюдаем белый цвет самого гуанина. Наконец, у темных пауков мы видим их собственное мрачное нутро, поскольку гуанинового слоя у них нет вовсе, а светлый слой с пигментами не может перекрыть тьму, исходящую изнутри арахнида. По сути, все зависит от незатейливых «капризов» гуанина – может, из-за простоты его изменчивости три базовых цветовых варианта и возникают с такой регулярностью.

Неописанный вид Ariamnes с острова Кауаи (темная экоморфа на веточке) и A. corniger из восточной части острова Мауи (светлая экоморфа на лишайнике). Фото: George Roderick.

Эволюция – не такой непредсказуемый процесс, как многие думают. Мутации – случайны, но их судьба будет зависеть от условий среды и биологии самих организмов. Гавайская природа и паучий гуанин в совокупности предоставили только три возможных пути развития для Ariamnes. Попадая на новый остров, пауки не становятся синими или полосатыми – для этого нет ни экологических, ни физиологических предпосылок, так что эволюция идет по уже проторенным дорожкам, знакомым и ненапряжным.

Другой вопрос, при каких условиях она становится такой предсказуемой. Ведь по Гавайским островам мигрировали и другие пауки – и сегодня они не демонстрируют такой феноменальной конвергенции, как местные Ariamnes и Tetragnatha. Ничего подобного не наблюдается и у их материковых родственников. Гиллеспи предполагает, что определенную роль играет то обстоятельство, что представители этих двух групп ведут одиночный, свободноживущий образ жизни, активны по ночам, а днем вынуждены прятаться от хищников. На островах у них не так много вариантов фона, где можно замаскироваться, и не так много хищников – это два ключевых фактора, ограничивающих эволюционный выбор, считает биолог.

Еще один фактор появился на Гавайях относительно недавно – речь о человеческой активности. Эволюция долгое время имела возможность воспроизводиться под копирку в условиях изоляции и экологической стабильности. Но с человеком на острова попали инвазивные виды, местная природа претерпевает антропогенные модификации – все это угрожает нарушить уникальный эволюционный эксперимент. С другой стороны, чем не стимул отступиться от привычного шаблона, а, эволюция? Вызов принят, ожидаем синих и полосатых пауков, таящихся в кроватях и плюющихся кислотой. Алоха!


Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Current Biology (Gillespie et al., 2018)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Пауки-пеликаны, убийцы пауков
Островной полет: курс на бесполетность
Рыбки разделились на два вида, а потом слились обратно из-за рака


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение