Nếu không có san hô asps, giả san hô rắn bắt chước họ mất màu sọc của họ • Sergey Lysenkov • Tin tức khoa học về "Yếu tố" • Tiến hóa, Động vật học

Nếu không có san hô asps, những con rắn giả san hô bắt chước họ mất màu sọc của họ

Hình 1. Người bắt chước con rắn giả (A – Erythrolamprus ocellatus, Trong – E. bizona) và apses san hô, chúng bắt chước (Với – Micrurus circinalis, D – M. lemniscatus). Nguồn hình ảnh: A – bài viết đang được thảo luận trong sinh học tiến hóa, BC – snakedatabase.org, D – trang web reptarium.cz

Nhiều loài rắn không nguy hiểm bắt chước các loài san hô độc hại trong một sọc màu đỏ-trắng-đen. Tobago giả-san hô rắn Erythrolamprus ocellatus chúng có màu sắc giống nhau về màu sắc, nhưng không có hoa văn đặc trưng, ​​chúng được sơn màu đen với những đốm trắng trên nền đỏ. Nghiên cứu của các nhà độc tài Mỹ chỉ ra rằng trong trường hợp này, chúng ta đang chứng kiến ​​một ví dụ về sự mất dần sự thích nghi không cần thiết: màu cũ, đã ngừng phòng thủ, không còn được hỗ trợ bởi sự lựa chọn và dần dần "hư hỏng".

Các nghiên cứu sinh học tiến hóa không chỉ là cơ chế hình thành các thích nghi được sinh ra bởi các sinh vật sống trong quá trình tiến hóa mà còn mất đi sự thích nghi thu được sau khi chúng không còn được hỗ trợ bởi sự lựa chọn (xem, ví dụ, tin tức Con mắt của cá hang động phát triển do sự biến đổi di truyền tiềm tàng, "Elements" 24/12/2013). Các mối quan hệ đa dạng giữa các loài cùng tồn tại (predation, cộng sinh, parasitism) có thể gây ra lựa chọn định hướng và sự xuất hiện của thích ứng cụ thể.Ngược lại, nhiều trường hợp mất thích ứng có liên quan đến sự biến mất của các đối tác quen thuộc trong hợp tác (xem tin tức Giảm sự đa dạng của loài ăn thịt và cách ly lâu dài khiến cho thằn lằn đảo ít thận trọng hơn, yếu tố, ngày 10 tháng 11 năm 2014. Nguyên nhân và hậu quả của sự mất mát cộng sinh của kiến ​​và thực vật được nghiên cứu, " Các phần tử ", 04.27.2017).

Bates bắt chước – bắt chước một loài không nguy hiểm đến một loài nguy hiểm (ví dụ, độc) – một ví dụ về thích nghi, làm giảm khả năng trở thành nạn nhân của một cuộc tấn công động vật ăn thịt. Một trong những trường hợp nổi tiếng nhất của sự bắt chước như vậy là loài san hô độc hại (chi Micrurus), hoạt động như người mẫu và người bắt chước, loài rắn hoàng gia không độc hại (chi Lampropeltis) và rắn độc pseudokorallovye độc ​​hại (chi Erythrolamprus). Các mô hình con rắn có màu sắc cảnh báo tươi sáng (aposematic) nổi bật của các sọc đỏ, đen và trắng. Người bắt chước rắn được sơn cùng màu, nhưng khác nhau về vị trí và tỷ lệ tương đối của chúng trong màu. Trong số đó, bắt chước không hoàn hảo của nó nổi bật Erytrolamprus ocellatus – loài đặc hữu của đảo Tobago (Cộng hòa Trinidad và Tobago), có mắt đỏ và đen trên thân đỏ (Hình 1), loài này có tên (ocellatus trong bản dịch từ tiếng Latinh – "mắt"). Đồng thời trên đảo Tobago, nơi chỉ có con rắn này ngự, không có loài san hô! Lần đầu tiên thu hút sự chú ý đến sự bắt chước không hoàn hảo này với mô hình còn thiếu vào năm 1966, nhà giải phẫu học Michael Emsley (M. G. Emsley, 1966. Ý nghĩa mấu chốt của Erythrolamprus aesculapii ocellatus Peters Từ Tobago), tuy nhiên, chỉ xem xét ý nghĩa thích ứng có thể có của một màu sắc như vậy. Nhưng một giả thuyết khác cho rằng ở đây chúng ta thấy một ví dụ về sự mất dần sự bắt chước, không còn được hỗ trợ bởi sự lựa chọn tự nhiên. Hơn nữa, trên đảo lân cận của Trinidad, quê hương của hai loài san hô asps (M. circinalisM. lemniscatus), có nhiều hơn nữa tương tự như họ hai loại rắn giả san hô (E. aesculapiiE. bizona).

Erin Hodson và Richard Lehtinen từ Khoa Sinh học tại Worcester College, lấy cảm hứng từ lời nói của mình bằng bài báo Emsley đã đề cập ở trên, đã tìm ra bằng chứng cho thấy giả thuyết rằng Tobago giả san hô rắn từ đảo chúng ta thấy chính xác ví dụ về sự mất dần sự bắt chước. Để làm được điều này, họ tự đặt ra ba nhiệm vụ: 1) để cố gắng đánh giá khách quan sự giống nhau giữa các mô hình được đề xuất và người bắt chước; 2)so sánh tần số của các cuộc tấn công của loài ăn thịt đối với những con rắn có màu sắc khác nhau trên Trinidad và Tobago trong điều kiện tự nhiên; 3) sử dụng phylogenetics phân tử để tái tạo lại lịch sử tiến hóa E. ocellatus và sự kết nối của loài này với các loài rắn giả khác.

Đối với một đánh giá định lượng về sự giống nhau của rắn, các tác giả đã sử dụng các mẫu bảo tàng của bốn loại: hai loài san hô asps (M. circinalisM. lemniscatus, tất cả các mẫu của những loài này có nguồn gốc từ Trinidad) và hai loài rắn giả san hô – E. ocellatus với Tobago và E. bizona từ Colombia (không có mẫu vật nào của loài này từ Trinidad trong bảo tàng). Rắn được lưu trữ trong rượu phai, do đó, không thể ước tính sự khác biệt trong quang phổ của ánh sáng phản xạ của các đốm cùng màu (đỏ, đen hoặc trắng) ở các loài khác nhau, nhưng các dải và đốm, mặc dù bị mờ, vẫn đáng chú ý, do đó các tác giả đã tính đến chiều rộng và số lượng các sọc nhiều màu (cho E. ocellatus với một mô hình mắt, những dấu hiệu này tự nhiên không được tính đến). Phân tích thống kê cho thấy rằng tất cả các loài có sự khác biệt đáng kể về màu sắc, bao gồm cả hai loại san hô – trong số đó. Và mặc dù E. ocellatus Thật vậy, ít nhất là tương tự như các mô hình được đề xuất là thiếu các sọc và sự vắng mặt gần như hoàn toàn của màu trắng, E. bizona người ta không thể được gọi là người bắt chước rất tốt – trước hết, một sự sắp xếp khác nhau của các dải là nổi bật. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây về một loại kẻ bắt chước khác, loài rắn hoàng gia, cho thấy chúng có tỷ lệ màu sắc và sự hiện diện của các sọc dưới sự lựa chọn tự nhiên mạnh mẽ, nhưng dường như chúng không có vị trí của chúng (xem DW Kikuchi, DW Pfennig, 2010) Predator nhận thức cho phép bắt chước con rắn san hô không hoàn hảo. Các tác giả cho rằng bắt chước không hoàn hảo trong E. bizona Nó cũng có thể được gây ra bởi thực tế là màu của con rắn này là một sự thỏa hiệp giữa sự bắt chước của hai loài loài Tobago. Thật vậy, một số dấu hiệu (tỷ lệ màu sắc) mang nó đến gần hơn M. circinalisvà một số (chiều rộng của màu đỏ và số lượng các thanh màu đen) – c M. lemniscatusvà một số khác với cả hai.

Các nghiên cứu thực địa bao gồm việc đặt trong các khu rừng nhiệt đới với một lớp đất sét bằng nhựa dẻo dài 20 cm được sơn dưới lớp san hô. M. circinalis (trên cả hai đảo) và hai người bắt chước: "tốt" E. bizona (những xác ướp này chỉ được đặt ở Trinidad) và "xấu" E. ocellatus (Chỉ có Tobago). Xác ướp màu nâu được sử dụng như một sự kiểm soát trên cả hai hòn đảo (Hình 2). Bộ điều khiển, mô hình và copycat được đặt cách nhau 2 m,Bản thân bộ ba được bố trí cách nhau 25 mét trên các tuyến đường dài 250 mét (trong hệ sinh thái mà chúng gọi là các nền hình chữ nhật dài hẹp trên lãnh thổ của hệ sinh thái mà trên đó nghiên cứu được tiến hành). Các tuyến đường được chia cách ít nhất nửa km, trên mỗi hòn đảo có tám. Đúng, một tuyến đường trên Trinidad đã bị mất "do tiếp xúc của con người." Hai tuần sau, các nhà nghiên cứu đã xem xét các núm vú giả cho các dấu hiệu của các cuộc tấn công của động vật ăn thịt hoặc chim – có rất nhiều trong số chúng. Hơn nữa, như đã nói, "trong nhiều trường hợp các núm vú cao su bị hư hại nặng đến mức không thể xác định được động vật tấn công một cách đáng tin cậy."

Hình 2 Các khuôn thạch cao được làm bằng đất sét dẻo, được sử dụng trong các thí nghiệm để nghiên cứu tần suất của các cuộc tấn công của loài ăn thịt rắn. Từ trái sang phải: kiểm soát E. ocellatus, M. circinalis, E. bizona. Hình từ bài viết được thảo luận trong Sinh học tiến hóa

Ở Tobago, nơi chúng ta nhớ lại, không có loài san hô độc hại, khoảng 70% tất cả các xác ướp bị tấn công bởi kẻ thù, và không có sự khác biệt giữa các điều khiển, mô hình và người bắt chước (Hình 3). Nhưng ở Trinidad nói chung, tỷ lệ nạn nhân của xác ướp thấp hơn, và việc kiểm soát có nhiều khả năng sẽ trở thành con mồi cho kẻ săn mồi hơn là người mẫu và người bắt chước.Tần suất tấn công quan sát có thể cao bất ngờ: các nghiên cứu tương tự trước đây ở những vùng có rắn độc sống, mặc dù thường dài hơn công việc này, thời gian quan sát (lên đến sáu tuần), báo cáo 5-15% xác ướp bị hư hại. Tuy nhiên, các tác giả tin rằng sự khác biệt là do thực tế rằng những nghiên cứu được tiến hành trong một khí hậu ôn đới, nơi áp lực của những kẻ săn mồi yếu hơn. Chỉ có ba nghiên cứu được tiến hành ở vùng nhiệt đới, trên đảo Costa Rica, và có tần suất tấn công vào núm vú giả màu nâu có thể so sánh với ở Trinidad và Tobago.

Hình 3 Tần suất tấn công trên các mẫu màu khác nhau (hình chữ nhật màu trắng – kiểm soát, màu xám – bắt chước đàn ong san hô, màu đen – bắt chước những con rắn giả san hô) trên các đảo Trinidad và Tobago. Giá trị P cho thấy tầm quan trọng của sự khác biệt về tần suất tấn công vào các mô hình giữa các đảo, cũng như giữa các mô hình có màu sắc khác nhau bên trong các đảo. Hình từ bài viết được thảo luận trong Sinh học tiến hóa

Kết quả của thí nghiệm nói chống lại giả thuyết rằng màu sắc Erythrolamprus ocellatus – cảnh báo. Phiên bản này đã được xem xét trước đó, mặc dù con rắn này là yếu tim, và răng độc của nó là sâu trong miệng và nó không phải là dễ dàng như vậy để nó cắn kẻ tấn công.Kể từ khi những kẻ săn mồi tấn công các xác ướp kiểm soát trên đảo Tobago, nơi không có xác ướp san hô, thường là những xác ướp có màu sáng "cảnh báo", điều đó có nghĩa là động vật và chim địa phương không biết rằng người này cảnh báo họ về sự nguy hiểm.

Phân tích phát sinh loài rắn giả san hô, các tác giả tiến hành một mitochondrial và hai gen hạt nhân. Cây gia đình thu được cho thấy rằng tất cả các loài bắt chước trong chi này tạo thành một nhóm đơn nhân (các loài khác trong chi này có màu bảo vệ), có nghĩa là đặc điểm này xuất hiện, dường như chỉ một lần (Hình 4). Đồng thời một kẻ bắt chước xấu E. ocellatus quay sâu bên trong nhánh này. Và vì tất cả họ hàng thân thiết của anh, không giống như họ hàng xa, có màu sọc, nguyên tắc phân tích (“keo kiệt” – trong việc xây dựng hệ thống sinh học, ưu tiên cho cây đó, điều này ngụ ý ít sự kiện xảy ra hoặc mất dấu hiệu hơn) tương tự như tổ tiên khao khát san hô. Nếu nó là cơ sở của chi nhánh phát sinh loài người bắt chước, người ta sẽ giả định rằng trong đó chúng ta thấy một giai đoạn đầu trong sự phát triển của bắt chước, nhưng ở đây tình hình là khác nhau.Kết quả này xác nhận giả thuyết của Michael Emsley, dựa trên nghiên cứu đặc điểm hình thái học, rằng loài này có nguồn gốc từ quần thể được phân lập ở đảo Tobago E. aesculapii.

Hình 4 Cây phát sinh loài rắn giả san hô (chi Erythrolamprus), được xây dựng trên ba gen. Bốn loài, tương tự như màu sắc với những con rắn san hô, nằm trong một nhánh (được đánh dấu bằng dọc dấu gạch ngang màu đen). Một boa thông thường đã được sử dụng như một outgroup (xem Outgroup). Boa constrictor (loài này được bảo vệ quá xa so với những loài khác, do đó nó không được thể hiện trong hình) và rắn-ếch Lịch sử Xenodon (xem Xenodon). Hình từ bài viết được thảo luận trong Sinh học tiến hóa

Vì vậy, các kết quả thu được của các tác giả trích dẫn các đối số khác nhau có lợi cho kịch bản tiếp theo. Trong quá khứ, một dòng rắn giả san hô đã phát triển một màu sắc bắt chước asps độc hại san hô. Sau đó, một trong những loại người bắt chước Erythrolamprus esculapii, đến đảo Tobago, nơi không có mô hình rắn, và những kẻ săn mồi địa phương sẵn sàng tấn công những con rắn có màu sắc rực rỡ. Việc thiếu lựa chọn để duy trì sự bắt chước đã dẫn đến sự mất khả năng thích ứng này, được tạo điều kiện thuận lợi hơn bằng cách tách biệt với các quần thể khác cản trở trao đổi gen.Điều này cuối cùng dẫn đến sự hình thành của các hình thức Erythrolamprus ocellatus. Những người bắt chước khác, những con rắn hoàng gia, gần đây đã cho thấy bắt chước biến mất khi không có mô hình, ngay cả khi dân số không bị cô lập nhiều như trên đảo (xem Bates để bắt chước rắn có thể góp phần vào sự nổi lên của sự cô lập sinh sản, Elets, 05.21.2015 ). Quá trình mất bắt chước trên đảo Tobago có thể vẫn chưa đạt đến kết thúc – có thể giả định rằng trong tương lai các khách hàng quen sẽ phát triển một màu trên những con rắn sống trong đó.

Nguồn: Erin E. Hodson, Richard M. Lehtinen. Bằng chứng đa dạng về sự thích ứng của Coral Snake Mimic // Sinh học tiến hóa. 2017. V. 44. P. 401-410. DOI: 10.1007 / s11692-017-9418-7.

Sergey Lysenkov


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: