Два инвазивных вида термитов из Азии скрещиваются во Флориде

Рис. 1. Лабораторная колония термитов, которую основали самка Coptotermes formosanus (более светлая) и самец C. gestroi (потемнее и помельче). Эта колония успешно существует уже год, в ней имеются и жизнеспособные яйца, личинки, рабочие и солдаты. Нужно подождать еще пять лет, чтобы узнать, будут ли в ней фертильные особи. Фото из обсуждаемой статьи в PLOS ONE

Американские энтомологи наблюдали в природе скрещивание двух видов термитов, которые прежде были разделены географическими и экологическими барьерами. Как выяснилось в ходе последующих лабораторных экспериментов, самцы и самки этих двух видов легко образуют пары, скрещиваются между собой, образуют успешные колонии, в которых выращивают жизнеспособное потомство. Численность особей в таких гибридных колониях в полтора-два раза выше, чем в обычных, конспецифичных, , а выживание самих колоний одинаково у гибридных и конспецифичных пар. Генетический анализ гибридного потомства показал смешение генов обоих видов, образование гетерозиготных особей. Этот случай говорит о том, что при образовании видов за счет географической/экологической изоляции средства для предотвращения возможной гибридизации могут и не появиться.

Перед нами два вида термитов: тайваньский подземный термит (Coptotermes formosanus) и азиатский подземный термит (C. gestroi). Виды хорошо различимы на глаз, у них не совпадают сезоны роения и спаривания, ареалы их обитания исторически практически не пересекались (умеренные и субтропические области Китая и Тайваня для первого вида и тропики Юго-Восточной Азии для второго). Это два известных вредителя древесных построек, с которыми человек то и дело сталкивается, воюет и чаще проигрывает битву. И вместе с человеком эти два вида успешно перемещаются по планете. И если раньше эти виды нигде вместе не встречались, то сейчас зарегистрировано уже три места, где они обитают вместе. Но расписание их жизненных событий даже в этих местах не совпадает: у C. gestroi лёт происходит раньше, чем у C. formosanus. Но вот во Флориде — одном из таких мест встречи — в 2013-м и 2014 годах из-за местных сезонных сдвигов климата лёт у этих двух видов случился одновременно. И ученые наблюдали, как особи этих двух видов во множестве (а если точнее, то в четверти наблюдаемых брачных тандемов) спариваются друг с другом.

Явление межвидового спаривания не ново, не удивишь им и тех, кто занимается инвазивными видами. Для видов-вселенцев характерно спаривание с местными близкими видами. Но в данном случае оба вида инвазивные. Более того, эти виды не так уж и близки. Они разошлись благодаря географически разделенному ареалу, приспособлению к разным сезонным параметрам. Поэтому в данном случае ученые наблюдали нечастый пример скрещивания двух видов-вселенцев, к тому же различных и по морфологии, и по экологии.

Этим интересным случаем занялись ученые из Института пищевых и сельскохозяйственных наук Флоридского университета. Натурные наблюдения инициировали ряд лабораторных экспериментов, призванных продемонстрировать эффективность межвидового скрещивания и жизнеспособность гибридного потомства. Ученые предлагали самкам и самцам двух видов выбирать партнеров для спаривания. Самцы обоих видов предпочитали тайваньских самок (C. formosanus), а их тропических конкуренток (C. gestroi) практически полностью игнорировали (рис. 2).

Рис. 2. Образование пар у термитов: оно инициируется самцом, который, сбросив крылья, прикрепляется к самке сзади и так ходит за ней, пока они вместе не найдут место для будущего гнезда. А — самец C. formosanus образовал тандем с самкой C. gestroi, В — самец C. gestroi образовал тандем с самкой C. formosanus. График справа (С) показывает, что самцы C. gestroi выбирали конспецифичных самок в 9% случаев, а в 91% случаев предпочли подруг другого вида; самцы C. formosanus выбрали невест своего вида в 94% случаев. Рисунок из обсуждаемой статьи в PLOS ONE

В течение года ученые наблюдали образование и становление колоний, образованных в результате подобных межвидовых (рис. 1) и внутривидовых спариваний. Смертность колоний была примерно равной, но вот число особей оказалось существенно выше в гибридных колониях (рис. 3).

Рис. 3. Общая численность всех возрастных групп и каст (яйца — голубой цвет, личинки — синий, взрослые: рабочие — оранжевый, солдаты — темно-коричневый) выше в колониях с родителями из разных видов. График из обсуждаемой статьи в PLOS ONE

Исследование генов потомков от внутри- и межвидовых скрещиваний показало четкое смешение генотипов. Митохондриальные гены у межвидовых гибридов, как и полагалось, были получены от матерей, а ядерные гены оказались гетерозиготными — от разновидовых родителей.

Ученые полагают, что превосходство по численности у гибридов следует отнести за счет увеличения доли гетерозиготных генов. Ведь и та, и другая флоридские популяции пришлых термитов произошли от небольших групп особей (если не от одной пары родителей для каждого вида). В этом случае у них должна быть увеличена доля гомозиготных генов, что, в принципе, снижает выживаемость, и, следовательно, численность. Если снять тяжесть гомозиготного наследия, то и выживаемость увеличится.

Удивительно, что, едва убирается географический и экологический барьеры — так называемая презиготическая изоляция, — представители двух видов начинают скрещиваться. По-видимому, при надежной географической изоляции не требуется вырабатывать никаких специальных средств для предотвращения спаривания с близким видом. Никаких особых феромонов и запаховых сигналов, сложных ритуалов ухаживания — отбор просто не обращает внимания на малозначимые признаки. Пока трудно предсказать, имеется ли долговременная постзиготическая изоляция — иными словами, насколько гибридное потомство окажется способно к размножению. Чтобы это узнать, нужно ждать еще 4–7 лет (термиты начинают роение через 5–8 лет, а один год уже прошел). Если оно окажется успешным — а вероятность этого не нулевая, — то можно ожидать слияния двух генофондов даже без особой потери генетического разнообразия обоих видов, образования гибридного вида в гибридной зоне. Причем процесс этот будет быстрым, мы это сможем наблюдать. Для эволюционистов этот случай может стать весьма поучительным. Правда, гибридный вид, рождение которого будут отслеживать заинтересованные натуралисты, вероятнее всего, получится исключительно вредоносным, все же речь идет о двух видах термитов, наносящих серьезный ущерб человеческим постройкам. Так что прибавится забот у изготовителей инсектицидов.

Источник: T. Chouvenc, E. E. Helmick, N.-Y. Su. Hybridization of Two Major Termite Invaders as a Consequence of Human Activity // PLOS ONE. 2015. V. 10(3). P. e0120745. DOI: 10.1371/journal.pone.0120745.

Елена Наймарк