Каждый год бабочки репейницы (Vanessa cardui), преодолевая 10 000 километров, совершают удивительное путешествие между Африкой и Европой. Это многопоколенческое странствие всегда привлекало внимание ученых, стремящихся понять механизмы, лежащие в основе столь масштабной миграции. Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале PNAS Nexus, проливает свет на этот вопрос, неожиданно указывая на доминирующую роль окружающей среды, а не генетики, в формировании миграционного поведения этих насекомых.
Группа исследователей, возглавляемая Дарьей Шилипиной, эволюционным биологом (ранее работавшей в Университете Упсалы, а в настоящее время постдоком в группе Николаса Бартона в ISTA (Институте науки и техники Австрии)), вместе с Меган Рейх и Клементом Батай из Университета Оттавы, применила передовые методы анализа, чтобы разгадать секреты миграции репейниц. Изотопная геолокация и полногеномное секвенирование стали их основными инструментами.
Изотопный анализ, проведенный учеными CSIC-CMCNB (Барселона), SOS Savane, Политехнической высшей школы Дакара и Технического университета Дармштадта, выявил поразительное разнообразие в стратегиях путешествий бабочек. Оказалось, что часть популяции совершает длительные перелеты, охватывая тысячи километров, в то время как другие особи предпочитают оставаться на относительно небольших территориях.
Однако самое удивительное открытие ждало исследователей после секвенирования генома. К их удивлению, между бабочками, придерживающимися разных миграционных стратегий, не было обнаружено никаких генетических различий. Это кардинально отличается от ситуации, наблюдаемой у перелетных птиц, таких как пеночки-веснички, где генетические факторы играют значительную роль в определении маршрутов и дальности миграции.
Полученные результаты заставили ученых предположить, что ключевым фактором, определяющим миграционное поведение бабочек репейниц, является фенотипическая пластичность – способность организма изменять свои характеристики в ответ на изменения в окружающей среде.
Фенотипическая пластичность позволяет бабочкам адаптироваться к различным условиям, варьируя дальность своих перелетов в зависимости от доступности ресурсов, климатических условий и других факторов. Например, бабочки, выросшие в более холодных регионах, могут быть склонны к более дальним миграциям, стремясь избежать неблагоприятных условий и найти подходящие места для размножения.
Предполагается, что важную роль в запуске механизма дальних миграций играют факторы окружающей среды, такие как продолжительность светового дня. Изменения в световом режиме могут служить сигналом для бабочек, указывающим на приближение неблагоприятных условий и необходимость миграции.
Это исследование ставит под сомнение устоявшееся представление о том, что миграция у всех видов животных определяется исключительно генетическими факторами. Оно поднимает важные вопросы о распространенности фенотипической пластичности в миграциях насекомых, а также о конкретных экологических сигналах, запускающих различные миграционные стратегии.
Помимо бабочек репейниц, существует множество других насекомых, совершающих дальние миграции, например, бабочки монархи. Однако, пока не ясно, является ли феномен фенотипической пластичности, выявленный у репейниц, уникальным для этого вида, или же он играет важную роль в миграциях других насекомых.
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, какие именно факторы окружающей среды оказывают наибольшее влияние на миграционное поведение бабочек репейниц, и насколько широко распространена фенотипическая пластичность среди других мигрирующих насекомых. Ответы на эти вопросы помогут нам лучше понять сложные механизмы, лежащие в основе миграционных стратегий насекомых, и их адаптацию к изменяющимся условиям окружающей среды.
Изображение носит иллюстративный характер
Группа исследователей, возглавляемая Дарьей Шилипиной, эволюционным биологом (ранее работавшей в Университете Упсалы, а в настоящее время постдоком в группе Николаса Бартона в ISTA (Институте науки и техники Австрии)), вместе с Меган Рейх и Клементом Батай из Университета Оттавы, применила передовые методы анализа, чтобы разгадать секреты миграции репейниц. Изотопная геолокация и полногеномное секвенирование стали их основными инструментами.
Изотопный анализ, проведенный учеными CSIC-CMCNB (Барселона), SOS Savane, Политехнической высшей школы Дакара и Технического университета Дармштадта, выявил поразительное разнообразие в стратегиях путешествий бабочек. Оказалось, что часть популяции совершает длительные перелеты, охватывая тысячи километров, в то время как другие особи предпочитают оставаться на относительно небольших территориях.
Однако самое удивительное открытие ждало исследователей после секвенирования генома. К их удивлению, между бабочками, придерживающимися разных миграционных стратегий, не было обнаружено никаких генетических различий. Это кардинально отличается от ситуации, наблюдаемой у перелетных птиц, таких как пеночки-веснички, где генетические факторы играют значительную роль в определении маршрутов и дальности миграции.
Полученные результаты заставили ученых предположить, что ключевым фактором, определяющим миграционное поведение бабочек репейниц, является фенотипическая пластичность – способность организма изменять свои характеристики в ответ на изменения в окружающей среде.
Фенотипическая пластичность позволяет бабочкам адаптироваться к различным условиям, варьируя дальность своих перелетов в зависимости от доступности ресурсов, климатических условий и других факторов. Например, бабочки, выросшие в более холодных регионах, могут быть склонны к более дальним миграциям, стремясь избежать неблагоприятных условий и найти подходящие места для размножения.
Предполагается, что важную роль в запуске механизма дальних миграций играют факторы окружающей среды, такие как продолжительность светового дня. Изменения в световом режиме могут служить сигналом для бабочек, указывающим на приближение неблагоприятных условий и необходимость миграции.
Это исследование ставит под сомнение устоявшееся представление о том, что миграция у всех видов животных определяется исключительно генетическими факторами. Оно поднимает важные вопросы о распространенности фенотипической пластичности в миграциях насекомых, а также о конкретных экологических сигналах, запускающих различные миграционные стратегии.
Помимо бабочек репейниц, существует множество других насекомых, совершающих дальние миграции, например, бабочки монархи. Однако, пока не ясно, является ли феномен фенотипической пластичности, выявленный у репейниц, уникальным для этого вида, или же он играет важную роль в миграциях других насекомых.
Необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, какие именно факторы окружающей среды оказывают наибольшее влияние на миграционное поведение бабочек репейниц, и насколько широко распространена фенотипическая пластичность среди других мигрирующих насекомых. Ответы на эти вопросы помогут нам лучше понять сложные механизмы, лежащие в основе миграционных стратегий насекомых, и их адаптацию к изменяющимся условиям окружающей среды.
