И как только вы станете муравьем, вы никогда не вернетесь назад...
Эволюция — невероятный процесс, наполнивший наш мир богатейшим разнообразием видов. В этом смысле это поистине блестящий творческий процесс, находящий разнообразные способы решения проблем. Но иногда этот процесс может показаться несколько шаблонным, поскольку несколько независимых видов находят схожие способы адаптации к определённым целям. Одним из примеров этого является удивительное количество различных млекопитающих, приспособившихся питаться муравьями и термитами.
Общественные насекомые, такие как муравьи и термиты, составляют значительную часть биомассы суши, что объясняет, почему так много разных видов животных любят их поедать. Сегодня известно более 200 видов млекопитающих, которые питаются муравьями и термитами, но только 20 из них являются облигатными едоками, например, муравьеды, трубкозубы и панголины, которые в процессе эволюции выработали особые анатомические особенности, позволяющие им питаться муравьями и термитами как единственным источником пищи.
Но когда эта специализация впервые появилась у этих видов? Долгое время учёные не имели чёткого ответа на этот вопрос, но недавние исследования показали, что эта адаптация происходила 12 раз, начиная с кайнозойской эры, которая длилась около 66 миллионов лет назад.
Этот тип конвергентной эволюции млекопитающих, направленный на пищевую специализацию, известный как мирмекофагия, впервые проявился после вымирания муравьёв и термитов. Это масштабное вымирание привело к гибели нептичьих динозавров и радикально изменило экосистему. Тем самым оно создало условия для быстрого распространения колоний муравьёв и термитов по всему миру, что привело к необходимости адаптации некоторых видов к питанию ими.
«До сих пор не проводилось исследований того, как эта драматическая диета эволюционировала среди всех известных видов млекопитающих», — пояснил в своем заявлении Филип Барден, доцент кафедры биологии Технологического института Нью-Джерси.
«Эта работа даёт нам первую реальную дорожную карту, и что действительно бросается в глаза, так это то, насколько мощной селективной силой были муравьи и термиты на протяжении последних 50 миллионов лет, формируя окружающую среду и буквально меняя облик целых видов».
Чтобы понять эту эволюционную историю, Барден и его коллеги собрали данные о питании 4099 видов млекопитающих, используя почти столетие записей естественной истории, а также отчеты о сохранении видов, таксономические описания и наборы данных о питании.
Виды были разделены на пять диетических групп: от строгих анти- и термитоедов (облигатных) до универсалов, таких как насекомоядные, плотоядные, всеядные и травоядные. Эти категории были определены на основе опубликованных данных о кишечнике животных и полевых наблюдений.
«Сбор данных о питании практически каждого ныне живущего млекопитающего был непростой задачей, но он действительно проливает свет на огромное разнообразие рационов питания и экологии в мире млекопитающих», — добавил Томас Вида из Боннского университета.
Мы видим лисиц, питающихся фруктами, тюленей, питающихся крилем, и приматов, пьющих сок, но лишь немногие полагаются исключительно на муравьёв и термитов… необходимые экоморфологические адаптации представляют собой серьёзное препятствие. Мирмекофагов объединяет практически ненасытный аппетит: муравьи и термиты настолько низкокалорийны, что даже такому небольшому животному, как сумчатый волк, приходится съедать около 20 000 термитов в день, в то время как земляной волк может добыть до 300 000 за одну ночь.
Помимо изучения муравьедов, команда также проследила динамику размеров колоний муравьёв и термитов, начиная с мелового периода, около 145 миллионов лет назад. Это помогло им понять, когда насекомые стали надёжным источником пищи.
В то время муравьи и термиты были очень малочисленны по сравнению с современными. Они составляли менее 1% насекомых на Земле. Это ничтожно мало по сравнению с 15 000 видов, населяющих мир сегодня, что составляет общую биомассу, превышающую всех ныне живущих диких млекопитающих. Эти насекомые достигли современного уровня только в миоцене, около 23 миллионов лет назад, когда они расползлись и составили около 35% всех исследованных особей.
«Неясно, почему муравьи и термиты появились примерно в одно и то же время. Некоторые исследования указывают на появление цветковых растений, а также на одни из самых высоких температур на планете во время палеоцен-эоценового термического максимума около 55 миллионов лет назад», — добавил Барден.
«Очевидно, что их огромная биомасса вызвала целый каскад эволюционных реакций у растений и животных. В то время как некоторые виды выработали защитные механизмы, чтобы избегать этих насекомых, другие выбрали противоположный подход: если не можешь их победить, съешь их».
Анализ показал, что мирмекофагия эволюционировала как минимум один раз в каждой основной группе млекопитающих (плацентарных, однопроходных и сумчатых). Однако эта эволюция была неравномерной, что позволяет предположить, что некоторые линии были более «предрасположены» к поеданию муравьёв и термитов.
При этом все мирмекофаги произошли от предков насекомоядных или плотоядных, причём первые совершали переход в три раза чаще, чем вторые. Однако среди плотоядных некоторые семейства (включая семейства собак, медведей и ласок) составляют около четверти всех предков.
«Это был сюрприз. Переход от поедания других позвоночных к ежедневному потреблению тысяч мелких насекомых — это серьёзный сдвиг», — пояснил Барден. «Частично предрасположенность может быть обусловлена определёнными физиологическими особенностями или строением зубов, которые более приспособлены к питанию общественными насекомыми».
Интересно, что учёные обнаружили мало примеров того, как млекопитающие-мирмекофаги возвращались к более традиционному рациону питания или ещё больше диверсифицировали свой рацион после того, как совершили эволюционный скачок. Единственным исключением является прыгучая землеройка, которая стала всеядной, став одним из первых мирмекофагов в эоцене – прыгучих маленьких хипстеров.
Эта способность к мирмекофагии и никогда не оглядываться назад, возможно, помогала этим разным видам в прошлом, но в долгосрочной перспективе она может поставить их под угрозу, что приведет к эволюционному тупику.
«В некотором смысле специализация на муравьях и термитах загоняет вид в угол», — сказал Барден. «Но пока общественные насекомые доминируют в мировой биомассе, эти млекопитающие могут иметь преимущество, особенно учитывая, что изменение климата, похоже, благоприятствует видам с крупными колониями, таким как огненные муравьи и другие инвазивные общественные насекомые».
Статья опубликована в журнале Evolution .