Бабочки-трансформеры Геликония нумата (Heliconius numata)

– Дуглас, а ну, марш обратно в комнату и не выходи оттуда, пока не сделаешь свой внешний вид отвратительным. Думаешь, я шучу? Ещё одно твоё «ну, мама», и ты вообще не пойдёшь на танцы. Я не хочу, чтобы тебя убили только потому, что ты хочешь впечатлить девочек тем, что не выглядишь отвратительно.

****

В апреле 1848 года Генри Уолтер Бейтс присоединился к экспедиции своего коллеги, британского натуралиста, исследователя и энтомолога-любителя Альфреда Расселла Уоллеса, которая следовала во влажные тропические леса Амазонии, чтобы решить проблему, которую Бейтс назвал «проблемой происхождения видов». Именно в это время многие учёные в Англии, а среди них Томас Генри Гексли, Ричард Спрус и Чарльз Дарвин, разрабатывали теорию эволюции путём естественного отбора, которая в своей самой упрощённой форме утверждала, что с течением времени жизнь прогрессирует от простой к в высшей степени сложной.

Уоллес и Бейтс приехали в хижину в области Бразилии под названием Эга (ныне известная как Тефе), где расстались, чтобы исследовать Амазонку самостоятельно. На протяжении следующих 11 лет Бейтс работал с бабочками Амазонии. Вернувшись в Лондон в 1859 году с примерно 14 000 экземпляров, Бейтс, сравнительно малоизвестный учёный того времени, обнаружил, что всё изменилось. Дарвин, опубликовавший в том же году «Происхождение видов…», подал ему руку помощи и помог найти работу в Королевском Геологическом Обществе в 1864 году. В свою очередь, Бейтс предоставил Дарвину первое реальное свидетельство естественного отбора, известное как мимикрия у насекомых.

Когда Бейтс и Уоллес были в Амазонии, они заметили, что различные виды бабочек имитировали узоры крыльев друг друга. Бейтс предположил, что какие-то виды бабочек в процессе эволюции приобрели способность изменять свою внешность, чтобы отпугивать хищных птиц. Это явление, названное «мимикрией Бейтса», означает способность съедобных видов подражать горьким или ядовитым видам.

Примерно в это же самое время немецкий зоолог Иоганн Фридрих Теодор «Фриц» Мюллер работал с видом длиннокрылых коричнево-золотисто-жёлтых бабочек из Амазонии под названием геликония нумата (Heliconius numata). Опубликовав результаты своей работы в 1878 году, Мюллер сообщил, что бабочка геликония нумата способна преобразовывать рисунок на крыльях в семь различных узоров, каждый из которых идентичен узору на крыльях другой группы бабочек, ядовитых Melinaea. Отличие здесь состояло в том, что оба вида бабочек были несъедобными. Мюллеровская мимикрия объясняет, почему животные-добыча не пользуются множеством различных предупреждающих сигналов (каждый из которых должен быть усвоен хищниками посредством опыта), а вместо этого используют один и тот же предупреждающий сигнал. Если некоторое количество видов добычи «приходит к соглашению» об общем предупреждающем сигнале, хищнику требуется гораздо меньше времени, чтобы научиться не нападать ни на один из них.

Но для того, чтобы точно понять, каким образом бабочки могут менять свой облик и приобретать разный рисунок на крыльях, потребовалось ещё 150 лет. В 2011 году учёные из Франции и Англии сообщили в журнале «Nature», что они обнаружили у бабочки геликонии нумата невероятную группу примерно из 30 генов в одной хромосоме, которая ответственна за их мимикрию. Названная «супергеном», эта группа содержит несколько генов, которые контролируют различные элементы узора крыла, и учёные обнаружили, что у вида одновременно существуют три версии этой самой хромосомы. Изменяя только один ген, геликонии нумата могут выглядеть идентичными иному виду, но совершенно отличными друг от друга даже при том, что у них одна и та же ДНК.

Но, если бабочки этих двух групп достигли успеха в защите от хищников, выглядя одинаково, зачем им нужно иметь семь различных форм? Почему бы просто не использовать один вид узора на крыльях, чтобы сделать запоминание более лёгким для хищников?

Эколог Матье Жорон из Национального музея естествознания Франции, основной автор статьи в «Nature», предположил, что каждый из этих видов узора на крыльях оказался сам по себе настолько успешным в предупреждении птиц и ящериц, что давление естественного отбора, направленное на усиление сходства типов узора на крыльях между собой, было очень невелико. Другое возможное объяснение состоит в том, что бабочки могли обитать в различных микросредах, в которых тот или иной тип окраски оказывался более успешным, чем другие.

Команда также открыла этот же самый суперген у берёзовой пяденицы, которую можно встретить в Европе и Северной Америке. В Англии 19-го века, когда промышленная революция окрасила всё в сероватый цвет копоти, берёзовая пяденица сменила светлый узор на крыльях на чёрную окраску, что позволило ей оставаться незаметной в новой среде обитания.