Быстрая эволюция муравьёв опровергла "гипотезу Чёрного Короля"

Геномы муравьёв, вступивших в тесные мирные пожизненные отношения с определёнными видами растений, эволюционируют быстрее обычного. Работа американских биологов, результаты которой сообщаются в статье, опубликованной в журнале Nature Communications, опровергает одну из известных эволюционных гипотез.

Конкуренция и прямое противостояние видов — например, людей и болезнетворных бактерий — стимулирует интенсивную эволюционную гонку вооружений. Чтобы продолжать существование, необходимо постоянно изменяться и адаптироваться. А медлительность и стабильность приводят лишь к вымиранию. Эта эволюционная концепция названа "гипотезой Чёрной Королевы" в честь персонажа "Алисы в Зазеркалье" — шахматной королевы, заявлявшей, что в их стране приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте.

Существует и обратная концепция — "гипотеза Чёрного Короля". Согласно ей мирное и взаимовыгодное сожительство видов (мутуализм) оказывает стабилизирующее действие, не приводя к ускоренной эволюционной адаптации. Однако новое исследование, проведённое студентом Чикагского университета Бенджамином Рубиным (Benjamin Rubin) и сотрудницей Филдовского музея естественной истории Кори Моро (Corrie Moreau), указывает, что сотрудничество видов также стимулирует эволюцию.

Учёные секвенировали геномы семи видов муравьёв, три из которых образуют жизненно важные для них мутуалистические союзы, каждый со своим определённым видом растений: дальневосточным гречишным кустарником Fallopia japonica, акацией или тропическими родственниками бобов из рода Tachigali. Например, муравьи Pseudomyrmex flavicornis защищают акации от растительноядных животных и получают от растений взамен сладкий сок, которым питаются. Ещё три вида муравьёв (генералисты) были родственниками этих симбионтов, но не участвовали в подобных мутуалистических отношениях с каким-либо определённым видом. Наконец, седьмой исследованный вид древесных муравьёв был выбран из достаточно отдалённой ветви рода Pseudomyrmex.

Это позволило сравнить геномы муравьёв-мутуалистов с их родственниками — генералистами, а также подсчитать их расхождение с дальним родственником. В соответствии с "гипотезой Чёрного Короля", мутуалисты должны быть ближе к нему, чем их немутуалистические соседи. Однако в действительности наблюдалось ровно противоположное. Муравьи, вступившие в тесные кооперативные отношения с растениями, быстрее эволюционировали и сильнее разошлись с отдалёнными родственниками.

Некоторые из ключевых отличий в ДНК муравьёв-мутуалистов авторам удалось соотнести с известными генами, которые оказались связаны с развитием мозга, пищевым и защитным поведением. В целом эту картину вполне можно объяснить: мутуалистическим партнёрам требуется не только подстроиться друг под друга, но и постоянно поддерживать свои сложные взаимоотношения с учётом изменчивости партнёра и бесчисленных меняющихся внешних факторов, постоянно действующих на их союз.