Американские ученые реконструировали с помощью анализа ДНК историю захвата мира в XVI веке одним из видов муравьев. Статья об этом опубликована в последнем номере журнала Molecular Ecology.
Современные экологи часто обвиняют людей в том, что их бездумная хозяйственная деятельность меняет в худшую сторону условия жизни на Земле. Многие проникаются ответственностью: сортируют мусор, не слишком сильно отапливают дома и не забывают выключать свет. Деятельность крупных компаний тоже все время рассматривается экологами под микроскопом. Но это достижение самых последних лет.
Больше пятисот лет назад началась эпоха великих географических открытий, люди стали гораздо активнее перемещаться по земному шару, и с этим оказалась тесно связана проблема интродукции видов.
Это, конечно, не всегда проблема, иногда совсем наоборот. Например, родина каучуконоса гевеи – Бразилия, но в конце XIX века гевея была успешно интродуцирована в Юго-Восточной Азии, и сейчас в этом регионе производится гораздо больше натурального каучука, чем на его изначальной родине. Но гораздо чаще интродукция видов происходит бесконтрольно и вредит местным экосистемам. В Австралии, где экосистемы из-за очень давней изоляции от остального мира особенно хрупки и ни на что не похожи, озаботились этой проблемой раньше, чем в остальном мире. У них с 1908 года существует служба карантина и инспекций, в обязанности которой входит предотвращать подобного рода неприятности.
Сложнее всего контролировать интродукцию насекомых, поэтому такие случаи происходят довольно часто, довольно давно, и приносят немалый материальный ущерб.
В 1930-х годах в США были завезены первые колонии Solenopsis invicta (муравья огненного импортного красного). Он больно кусается (для некоторых невезучих аллергиков – смертельно) и портит посевы, правда, не сам, а разводя тлю. Муравьи, по-видимому, прибыли на грузовом судне из Бразилии. С тех пор они заселили почти все южные штаты США и обходятся ежегодно бюджету в 5 миллиардов долларов. За прошедшие годы они успели расселиться почти по всем странам с подходящим климатом, даже австралийцам не помог карантин.
У Solenopsis invicta есть родственники. В частности, Solenopsis geminata, тропический огненный муравей. Он попал на территорию США задолго до S. invicta, и к настоящему времени почти выжит оттуда своим приехавшим позже сородичем. Тропический огненный муравей тоже происходит из Южной Америки. Однако покинул родину он гораздо раньше – уже в 1518 он добрался до Карибских островов и стал там причиной исключительного неурожая. Его перемещениями и заинтересовались авторы статьи.
Проследить перемещения тех отдаленных времен историческими методами сейчас непросто. Известно, что испанцы активно плавали в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. Когда массы груза не хватало, чтобы корабль хорошо держал равновесие, в его трюмы загружался балласт. Часто эту роль выполняли мешки с песком или землей. Вероятно, вместе с балластной землей на один из испанских кораблей, отправлявшихся из Бразилии, попали муравьи.
Дальнейшее их распространение авторам работы удалось проследить, анализируя геном муравьев. Аппарат копирования ДНК точен, но не идеален, поэтому при делении клеток одной из них иногда достается геном с ошибкой. Эти ошибки называются мутациями. Они могут быть полезными, вредными, но, чаще всего, нейтральными. Иногда мутации происходят и под влиянием внешних факторов, но частота их возникновения все равно примерно постоянна. Если мутация происходит в соматической клетке, она исчезает со смертью хозяина клетки. Зато мутации в клетках половой линии (будущих сперматозоидах и яйцеклетках) могут передаваться потомству, если именно эта клетка примет участие в оплодотворении. Тогда мутация может довольно долго передаваться потомкам и даже закрепиться навсегда. Вероятность каждой конкретной точечной мутации довольно низка, поэтому, как правило, можно утверждать, что обладатели мутации между собой родственники. Вероятность того, что родственная связь действительно имеет место, повышается, если таких мутаций несколько. Мутации в митохондриальной ДНК и Y-хромосоме не могут исчезнуть при рекомбинации, они передаются бесконечно по женской и мужской линиям соответственно. Поэтому на их основе удобно изучать динамику популяций.
На основании анализа ДНК было сделано несколько выводов. Родоначальником мировой популяции стали тропические огненные муравьи, жившие в Мексике. В XVI веке они отплыли из Акапулько на испанском галеоне на Филиппины, оттуда на Тайвань и затем распространились по всему миру. Как и следовало ожидать, наибольшее генетическое разнообразие у муравьев на родине – в Центральной и Южной Америке.
Маршруты испанских и португальских мореплавателей в XVI веке
По мере удаления от родины генетическое разнообразие снижалось. Это значит, что из всего разнообразия только небольшая группа добралась до Филиппин, и все филиппинские муравьи – потомки этой небольшой группы. Еще меньше муравьев добралось до более отдаленных точек, и там генетическое разнообразие еще ниже.
