Ученые напечатали на 3D-принтере гибридов, чтобы это выяснить
Вы наверняка их видели в своем саду: насекомые, которые выглядят как осы, но ведут себя как-то не так — зависают в воздухе, как вертолетики. Это мухи-журчалки. Несмотря на свою пчелоподобную внешность, они абсолютно безобидны: только жужжат, но не жалят.
Эти хитрые насекомые, которые на самом деле ближе к комарам, чем к осам, имитируют своих жалящих "кузенов" с помощью полосок, ярких цветов и тонкой "талии". Теоретически, эти "мухи в осиной шкуре" используют свою маскировку, чтобы отпугивать хищников, не тратя драгоценные ресурсы на создание яда и жала.
Но у биологов давно болела голова из-за одного вопроса. Почему качество этой мимикрии так сильно различается? Одни журчалки — почти идеальные копии ос. А маскировка других выглядит так, будто они просто нацепили кошачьи ушки для вечеринки в честь Хэллоуина. Почему эволюция терпит таких плохих подражателей?
Новое исследование, опубликованное в престижном журнале Nature, дает убедительный ответ.
Это явление называется Бейтсовская мимикрия — когда безобидный вид подражает опасному. В России вы можете наблюдать это повсеместно. Обыкновенная оса (Vespula vulgaris) — это "оригинал". А среди журчалок есть как отличные имитаторы (например, из рода Chrysotoxum), так и не очень точные (род Syrphus).
Химеры с 3D-принтера: гениальная идея
Чтобы проверить, насколько хорошей должна быть подделка, команда ученых пошла на беспрецедентный шаг. Они создали на 3D-принтере детализированные модели гибридных насекомых — "химер", которые представляли собой весь спектр от 100% осы до 100% мухи.
Это был прорыв. Раньше ученые использовали либо настоящих насекомых (что ограничивало их выбор), либо примитивные стимулы вроде цветных квадратиков. 3D-печать же позволила создать любой мыслимый гибрид, точно настраивая каждый признак: цвет, размер, форму и узор.
Экзамен для умных птиц
Первыми "судьями" стали большие синицы (Parus major) — обычные птицы, которые часто встречаются и в наших парках. Ученые создали для них кормушки-головоломки. Под каждой 3D-моделью была ячейка:
- Под моделями мух и их гибридов — вкусный мучной червь.
- Под моделями ос — пустота.
Поначалу птицы действовали наугад. Но очень скоро они усвоили урок: оса означает зря потраченное время. И вот тут началось самое интересное. Синицы оказались невероятно проницательными критиками! Они с легкостью отличали от ос даже самых убедительных имитаторов.
Вывод №1: Птиц так просто не проведешь. Они очень хорошо видят разницу между оригиналом и подделкой.
Чего боятся цыплята: что важнее в маскировке?
Затем команда решила выяснить, какие именно черты в маскировке пугают хищников больше всего. В этот раз "экспертами" выступили только что вылупившиеся цыплята. Им показывали разные гибридные модели и засекали, как долго цыпленок не решается клюнуть.
Результаты были однозначными:
- Цвет и размер — самое главное. Если модель была желто-черной и правильного "осиного" размера, цыплята долго колебались.
- Форма и узор — менее важны. Модели с нетипичным узором или формой, но правильного цвета, все равно вызывали у цыплят опасения.
А что насчет пауков и богомолов?
Вот здесь и кроется разгадка тайны "плохих" имитаторов. Последний эксперимент провели с беспозвоночными хищниками: пауками-крабами, пауками-скакунчиками и богомолами. Их помещали на арену с 3D-моделями.
Оказалось, что пауки и богомолы — гораздо менее придирчивые зрители. Их легко отпугивали даже самые некачественные "подделки". В отличие от птиц, они проявляли осторожность даже рядом с гибридами, которые лишь отдаленно напоминали осу.
У большинства насекомых и пауков зрение гораздо хуже, чем у птиц. Они не так хорошо различают детали и тонкие оттенки. Поэтому для них грубый сигнал "ЖЕЛТОЕ + ЧЕРНОЕ = ОПАСНОСТЬ" работает вполне эффективно.
Главный вывод: все зависит от того, кто твой главный враг
Теперь все встало на свои места. "Плохая" мимикрия — это не провал эволюции, а умный компромисс.
- Если твои главные враги — пауки и богомолы, тебе не нужно тратить силы на создание идеального костюма. Достаточно набросать общие черты, чтобы тебя оставили в покое.
- А вот если на тебя охотятся в основном птицы, придется постараться и создать максимально точную копию, иначе тебя быстро раскусят.
«В некоторых ситуациях плохие имитаторы выживают, потому что им это сходит с рук», — объясняет ведущий автор исследования Кристофер Тейлор.
Новая эра в изучении эволюции?
Конечно, у метода есть ограничения. 3D-модели не могут воспроизвести поведение, звук или запах насекомых. А в реальной жизни ошибка для птицы — это не просто пропущенный обед, а болезненный укус, что делает ее еще более осторожной.
Тем не менее, это исследование — амбициозный шаг в новую эру биологии. Использование 3D-печати для создания "воображаемых" адаптаций может помочь ответить на один из самых главных вопросов: почему эволюция иногда останавливается, не доводя адаптацию до совершенства? Ответ, как оказалось, может быть очень простым: потому что "и так сойдет".