Вы знаете эту историю из научной и учебной литературы. Миллионы лет назад летучие мыши изобрели эхолокацию: они научились издавать высокочастотные сигналы и анализировать отраженное эхо, благодаря чему смогли ловить летающих насекомых даже в кромешной темноте. Мотыльки в долгу не остались: они отрастили себе ультразвуковые уши, способные подслушивать сигналы летучих мышей, и получили возможность предсказывать нападения и вовремя уворачиваться. Так началась эволюционная гонка вооружений. Так, да совсем не так.

Исследователи из Флоридского университета (США) и их коллеги из разных стран мира выяснили, что органы слуха чешуекрылых возникли в эволюционном прошлом до того, как у рукокрылых развилась эхолокация. На десятки миллионов лет раньше! Для чего они изначально предназначались, непонятно, но явно не для подслушивания летучих мышей. «Большая часть введений в моих статьях оказалась неверна», – утирает слезу биолог Джесси Барбер из Университета штата Айдахо в Бойсе, один из соавторов исследования, многие годы изучавший взаимоотношения руко- и чешуекрылых.

Ученые несколько лет приманивали лесных мотыльков по всему миру своими ультрафиолетовыми лампами, затем разобрали их на молекулы, сравнили между собой гены 186 видов и построили филогенетическое древо, чтобы понять, когда случились основные вехи в эволюции чешуекрылых, или бабочек.

Для начала они появились. Ближайшими родственниками бабочек (Lepidoptera) являются ручейники (Trichoptera) – их личинки проводят время в воде, там же окукливаются, затем куколки всплывают на поверхность и из них вылетают взрослые особи. Похожим образом, вероятно, вели себя предки ручейников и бабочек. Примерно 300 млн лет назад (конец карбона) некоторые из них решили откладывать яйца не в воду, а в раннюю наземную растительность – мхи, печеночники, папоротники. Их личинки стали жить внутри растительных тканей, питаясь ими и взрослея, затем они выбирались наружу, обзаводились крыльями и улетали порхать с листочка на листок – то были первые бабочки.

Едва ли они смогли бы в итоге породить династию из 160 тысяч видов без двух важнейших инноваций. Во-первых, около 241 млн лет назад (средний триас) грызущий роток взрослых мотыльков трансформировался в сосущий хоботок, позволивший им добывать нектар из половых органов только что возникших цветковых растений. Во-вторых, некоторые гусеницы решительно отказались от минирования растительных тканей и принялись пожирать их снаружи. Не ограниченные пространством, они стали укрупняться, ползать дальше по деревьям и поедать больше листвы, добираться до других растений и находить новые интересные места для спокойного окукливания. Взрослые особи, соответственно, тоже увеличивались в размерах и могли теперь перелетать на большие расстояния в поисках пищи, заодно и опылять цветки. Новое филогенетическое древо показывает, что диверсификация бабочек происходила синхронно с ростом разнообразия цветковых растений – еще одна классическая коэволюционная история, которая, к счастью, подтвердилась.

Ах, да, все это время чешуекрылые вели преимущественно ночной образ жизни. Однако в какой-то момент некоторые из них перешли к дневной активности – как предполагалось, то была попытка выбраться из-под гнета эхолоцирующих рукокрылых. «Бабочку, в сущности, «изобрела» летучая мышь», – писала 20 лет назад в журнале Nature биолог Джейн Як из Карлтонского университета в Оттаве (Канада), тоже соавтор обсуждаемого исследования. Правда, согласно новым данным, дневные бабочки («безынтересная дневная группа мотыльков», как их называет Барбер) появились около 98 млн лет назад (поздний мел). А летучие мыши – всего 65–55 млн лет назад, судя по данным палеонтологии и филогенетики, при этом эхолокацией они обзавелись 50 млн лет назад (эоцен). Таким образом, появление дневных бабочек не связано с летучими мышами.

Зато оно может быть связано с цветковыми растениями – и пчелами, полагает лепидоптеролог Акито Кавахаро из Флоридского университета, ведущий автор исследования. Пчелы появились незадолго до дневных бабочек, 125–100 млн лет назад (ранний мел), и спровоцировали эволюцию яркой окраски у цветков, а также переход цветковых растений к дневному цветению. Ушлые ночные мотыльки заметили, что нектар проще добыть днем, когда цветок открыт, и стали дневными бабочками. Выходит, это пчелы их «изобрели»? «Полагаю, так, – говорит Кавахаро. – Думаю, пчелы – очень важная часть этой истории. У них были очень тесные взаимодействия с цветковыми растениями, и бабочки стали извлекать из этого пользу. Летучие мыши тут совершенно ни при чем».

К бабочьим ушам они тоже не имеют отношения. Глядя на свежее филогенетическое древо, можно понять, что слуховые (тимпанальные) органы возникли в процессе эволюции в девяти независимых линиях ночных бабочек, и по большей части произошло это от 92 до 78 млн лет назад (поздний мел), задолго до появления у летучих мышей эхолокации. Хотя есть и исключения: например, у бражников и макросом ушки организовались позднее (в нижнегубном щупике и на крыльях соответственно) – возможно, в ответ на эхолокацию летучих. Но все же подавляющее большинство «ушастых» мотыльков (96%, по оценке Кавахары) появились раньше мышей.

«Вот так так, – говорит Як. – Насколько известно, все их уши настроены на ультразвук, а значит, скорее всего, они слушают летучих мышей. Если они были восприимчивы к ультразвуку до появления летучих мышей, кого же они тогда слушали?» Возможно, ответы можно найти там, где рукокрылые не живут, например, в Арктике или на каких-нибудь островах. В таких местах органы слуха мотыльков, как правило, настроены на более низкие частоты – природные звуки вроде шуршаний хищников или хлопаний птичьих крыльев. «Представляется вероятным, что уши возникли для того, чтобы исследовать мир», – заключает Барбер.

Когда же появились летучие мыши, мотыльки перенастроили уже имеющиеся уши на более высокочастотные эхолокационные сигналы, превратив их в специализированные детекторы рукокрылой хищноты. Некоторые бабочки увеличились в размерах, чтобы летучим мышам было несподрукокрыльно их ловить. Медведицы и сами научились издавать ультразвуковые щелчки, сопровождая их выделением неприятных пахучих веществ, а представители вида Bertholdia trigona даже глушат своими щелчками эхолокационные сигналы врагов. Павлиноглазки Actias luna отрастили на крыльях «хвосты», создающие иллюзорные эхо, что сбивает летучих мышей с толку. А ушколазерки Otolaseria insidiosa сбивают их лазерами из ушей – правда, таких бабочек эволюция еще не успела создать, но все впереди. Коэволюционная гонка вооружений продолжается.

Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: PNAS (Kawahara et al., 2019)

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 только рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:

Гавайские сверчки больше не стрекочут… но пытаются

Из утробы плода выходят взрослые эпицефалы

Уссурийские трубконосы залегают в спячку прямо в снег, как белые медведицы