Author of this text: Ed Yong

Translation: Krzysztof Achinger

Spacerując lasem deszczowym w Ekwadorze możesz natrafić na piękne motyle zwane Heliconius cydno. Bardzo się różnią, jeżeli chodzi o kolory. H.cydno alithea, możesz znaleźć osobniki z białymi lub żółtymi paskami na skrzydłach. Pomimo różnych barw ciągle są jednym gatunkiem… ale pewnie nie na długo.

Mimo że te dwie postaci są genetycznie podobne i żyją na tym samym obszarze, Nicola Chamberlain z Uniwersytetu Harvarda odkryła, że jedna z nich — ta o żółtych paskach — chętniej parzy się z motylami o tym samym kolorze. Ta wybredność stworzyła niewidoczną barierę wewnątrz populacji motyli, gdzie cechy, które normalnie różniłyby siostrzane gatunki — kolor i preferencje parzenia - zaczęły się rozdzielać. Jest to rodzaj zmiany, który z upływem czasu może doprowadzić do rozdzielenia jednego gatunku na dwa.

Motyle Heliconius bronią się przy pomocy paskudnych substancji chemicznych i jaskrawymi kolorami na skrzydłach ostrzegają przed swoim niesmacznym arsenałem. Grupa ta lubuje się w różnorodności i nawet blisko spokrewnione gatunki obnoszą się ze swoimi różnymi wzorami. Ale motyle są jednocześnie zapamiętałymi naśladowcami. Gatunki o bardzo odległym pokrewieństwie wyewoluowały osobliwe podobieństwo, więc ich sygnały ostrzegawcze dopełniają się — drapieżnik, który nauczył się unikać jednego gatunku, będzie także unikał wszystkich innych, które posiadają podobne znaki. Jest to zmowa obronna przypieczętowana kolorem.

Rezultatem tego rozpowszechnionego naśladownictwa jest fakt, że populacje tych samych gatunków wyglądają zupełnie inaczej, ponieważ naśladują różne wzory. Jest tak w przypadku H. cydno — żółta forma naśladuje spokrewniony H. eleuchia, podczas gdy biała wersja naśladuje jeszcze inny gatunek, H. sapho.

Czy możemy mieć pewność, że pary motyli, które wyglądają tak samo, nie są w rzeczywistości spokrewnione? Na początek naukowcy pokazali, że częstotliwość występowania żółtych i białych wersji alithea w środowisku naturalnym pasuje do częstotliwości występowania gatunków, które naśladują. Testy genetyczne były tu rozstrzygające. Potwierdziły one, że dwa naśladujące się gatunki były bardziej spokrewnione ze sobą niż ze swoim modelem.

Genetyka mówi nam także jak alithea osiąga swoją dwoistość. Kolor determinowany jest przez pojedynczy gen; jeżeli motyl odziedziczy wersję dominującą, jest biały, a jeżeli otrzyma dwie kopie genu recesywnego, wtedy jest żółty. Wzór kontrolowany jest w podobny sposób przez pojedynczy gen. Poza tymi różnicami nie występują inne wyraźne różnice genetyczne między dwoma formami alithea. Ciągle są pojedynczą populacją krzyżujących się motyli.

Chamberlain obserwowała ponad 1600 rytualnych zalotów wykonywanych przez 115 złapanych samców. Jej podglądacki eksperyment wykazał, że żółte samce preferowały parzenie się z żółtymi samicami, zaś białe samce nie były tak wybredne

To nie jest tylko kapryśna preferencja — Chamberlain uważa, że gen odpowiadający za kolor jest bardzo silnie związany z genem odpowiedzialnym za preferencje podczas parzenia. Owe dwa geny mogą nawet być jednym i tym samym. Tak czy inaczej, ich bliskość w genomie motyli oznacza, że ich losy są splecione i że zazwyczaj dziedziczone są razem. Jest to z pewnością prawdopodobne, ponieważ te same pigmenty, które odpowiadają za kolor skrzydeł, stanowią także filtr dla światła wpadającego do oczu motyli. Zmiana w sposobie produkcji tych pigmentów mogłaby zmienić zarówno wygląd motyla, jak i jego sposób postrzegania innych osobników swojego rodzaju.

Nie musisz podróżować daleko, by zobaczyć jak ów proces się rozwija. Kostaryka jest domem dla kolejnego podgatunku H. cydno zwanego galanthus, blisko spokrewnionego z H. pachinus. Są one przykładem kolejnego etapu na drodze, na której znalazł się także alithea. Galanthus i H. pachinu wyglądają zupełnie różnie, ponieważ naśladują różne gatunki — ten pierwszy ma białe paski na skrzydłach, przypominające H. sapho, podczas gdy ten drugi posiada zielone paski, inspirowane wyglądem H. hewitsoni.

Niemniej jednak te dwa gatunki mogłyby się krzyżować, gdyby tylko miały taką szansę. Dwie rzeczy stoją na przeszkodzie. Pierwszą z nich jest geografia — H. cydno galanthus zamieszkuje wschodnią część kraju, podczas gdy H. pachinus obrał sobie część zachodnią. Drugą jest, podobnie jak u alithea, pociąg seksualny. Samce preferują samice o takich samych kolorach skrzydeł tak bardzo, że gdyby motyle odmiennych płci tych dwóch gatunków miały się spotkać, przeleciałyby prawdopodobnie obok siebie, nie zwracając na siebie uwagi.

Genetycznie, gatunki te rozeszły się znacznie bardziej niż dwie postaci alithea. Różnią się aż pięcioma genami odpowiedzialnymi za kolor i wzór, z których dwa są praktycznie identyczne z tymi, które powodują segregację u alithea. Dostarczają one także więcej dowodów na to, że geny odpowiedzialne za kolor i preferencje podczas parzenia są ściśle związane, ponieważ krzyżowanie tych dwóch gatunków daje potomstwo o połowicznych barwy i połowicznych preferencje podczas parzenia.

Motyle te nie są jedynymi przykładami specjacji w środowisku naturalnym. Tylko w tym blogu, omawiałem fantastyczne badanie przypadku różnorodności tworzącej się wśród muszek owocowych i os pasożytniczych, erupcji różnorodności wśród ryb pielęgnicowatych, której motorem napędowym są brutalne samce oraz pisałem o olbrzymim drapieżnym insekcie, który przyczynia się do rozdzielenia ślepca jaskiniowego na dwie odrębne populacje.

Jednak motyle Heliconius mogą być najznakomitszym przykładem z wszystkich tych przypadków. Łatwo je złapać, dobrze się rozmnażają i dobrze się z nimi pracuje. I jak pokazują badania Chamberlain, mogą one uporządkować badania ekspertów nad genetyką, ekologią, ewolucją i zachowaniami zwierząt w wysiłkach nad zrozumieniem najistotniejszego z tematów — pochodzenia gatunków.

Tekst oryginału

Not Exatcly Rocket Science, 5 listopada 2009r.

Po przeczytaniu tego tekstu, czytelnicy często wybierają też: Christopher Hitchens i Stephen Fry kontra katolicy Czy islam rodzi przemoc?

Comment on this article..

Send text to e-mail address..

Print-out version..    PDF    MS Word

Ed Yong Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację.  Private site  Number of texts in service: 148  Show other texts of this author  Newest author's article: Podstępny cętkowany kot udawał, że jest przedstawicielem innego gatunku