Результатом стал кладезь научной информации, хранящейся в виде миллионов экземпляров бабочек, предлагающей понимание экологии сообщества, происхождения и развития видов, изменения климата и взаимодействия между растениями и насекомыми.Но исчерпывающая карта того, как бабочки связаны друг с другом, отсутствовала — до сих пор.
Лепидоптерологи Акито Кавахара и Марианна Эспеланд возглавили коллективную работу по созданию более крупного и лучшего эволюционного дерева бабочек с 35-кратным увеличением генетических данных и в три раза большим количеством таксонов — классификационных единиц организмов — по сравнению с предыдущими исследованиями. Затем они откалибровали дерево на основе летописи окаменелостей, назначив даты для определенных этапов развития.
«Нам еще предстоит пройти долгий путь, но это первая исчерпывающая карта эволюции бабочек», — сказал Кавахара, доцент и куратор Центра чешуекрылых и биоразнообразия Флоридского музея естественной истории Макгуайра в кампусе Университета Флориды. «Множество предыдущих исследований охватывают эволюцию бабочек в меньших масштабах — по местности или таксону — но удивительно немногие из них охватили широту разнообразия бабочек».Исследование было опубликовано сегодня в Current Biology.Встряски и сюрпризы
Команда проанализировала набор данных из 352 генетических маркеров от 207 видов бабочек, представляющих 98 процентов племен, которые находятся на уровне выше рода, но ниже семейства и подсемейства. Их находки рисуют подробную картину взаимоотношений между бабочками и указывают на некоторые изменения имен.Данные подтверждают, что ласточкины хвосты являются сестринской группой по отношению ко всем остальным бабочкам, а это означает, что они были первой семьей на генеалогическом древе бабочек, ответвившейся. Но в то время как предыдущие литературные источники объединяли ласточкин хвост, птичьи крылья, ласточкин хвост и меч-хвосты вместе, это исследование показывает, что у них нет общего предка, что подтверждается тем фактом, что эти бабочки питаются разными растениями-хозяевами.
«Это говорит нам о том, что бабочки и растения могли развиваться вместе», — сказал Кавахара.Открытие, которое удивило Эспеланда, ведущего автора исследования, заключается в том, что синие оттенки находятся внутри прядей.«Обе эти группы оставались достаточно стабильными с течением времени, но наше исследование показывает, что необходима существенная реорганизация классификации», — сказал Эспеланд, начавший проект в качестве постдокторанта в Музее Флориды, а теперь являющийся куратором и руководителем отдела. Секция чешуекрылых в Зоологическом исследовательском музее Александра Кенига в Германии.
Большинство синих и причесок, а также некоторые металлические отметины имеют взаимовыгодные отношения с муравьями: личинки бабочек дают сладкий нектар в обмен на защиту муравьев от хищников. Исследователи обнаружили, что эта ассоциация проявлялась один раз в голубых тонах и прическах, а второй — в металах.Предыдущие исследования предполагают, что первые бабочки появились более 100 миллионов лет назад, и это исследование подтверждает дату.
Но большинство существующих сегодня линий возникло после массового вымирания, которое привело к гибели нептичьих динозавров около 65 миллионов лет назад.«На самом деле довольно приятно, что возраст, установленный в этом исследовании, относительно похож на возраст, обнаруженный в предыдущих исследованиях, поскольку это означает, что мы постепенно приближаемся к консенсусу, который должен быть близок к правильному возрасту», — сказал Эспеланд.
По словам Кавахары, одна любопытная находка заключается в том, что филогенез предполагает, что бабочки-мотыльки — единственные известные ночные бабочки — развили органы слуха до того, как появились летучие мыши, их основные хищники.«Меня восхищает время, когда эти органы слуха развились и почему», — сказал Кавахара. «Здесь много загадок и неопределенности».Он указал на ценность Центра Макгуайра, где находится одна из крупнейших в мире коллекций бабочек и мотыльков, в предоставлении данных, необходимых для исследования, особенно по редким экземплярам.
«Коллекции в Центре Макгуайра сделали это возможным, — сказал он. «Вероятно, всего несколько других исследовательских институтов в мире смогут осуществить этот проект».Детская мечта
Как и многие любители бабочек, Кавахара рано развил эту одержимость. К 5 годам у него была крошечная коллекция, и он мог различать различные группы бабочек.
Он использовал ксерокс своей матери, чтобы сделать фотокопию простой филогении бабочки, чтобы помочь ему идентифицировать образцы, и повесил ее на стену своей спальни.«Это была действительно скучная картина, серая с линиями», — сказал он. «Я ничего не знал об эволюционных деревьях, но я был озадачен неизвестным. Многие линии были перечеркнуты — очевидно, что нужно было сделать открытия.
Я помню, как смотрел на это и просто думал:« Это было бы действительно удивительно иметь возможность изучить это однажды ». "Еще большее деревоИсследователи нацелились на еще более обширную филогению, которая учитывает все описанные виды бабочек. Создание этого дерева — основная цель проекта ButterflyNet, финансируемого Национальным научным фондом США, который организует всех бабочек в зависимости от того, как они связаны друг с другом.
Для каждого вида проект будет включать связанные данные, такие как его географическое распространение, растения-хозяева и особенности жизненного цикла.«Это дерево представляет 207 видов из примерно 18 800», — сказал Кавахара. «Итак, это крошечная, крошечная фракция.
Но это первый шаг».Соавторами исследования также выступили Джесси Брейнхольт, Кейт Уиллмотт, Эндрю Уоррен, Эммануэль Туссен и Роберт Гуралник из Флоридского музея.