Радуга яркострекочущих крыл

Юлия Чёрная
Юлия Чёр­ная

В авгу­сте в Ново­си­бир­ске про­шел XV съезд Рус­ско­го энто­мо­ло­ги­че­ско­го обще­ства, одно­го из ста­рей­ших науч­ных обществ Рос­сии (осно­ва­но в 1859 году). Съез­ды Рус­ско­го энто­мо­ло­ги­че­ско­го обще­ства орга­ни­зу­ют­ся раз в пять лет. И впер­вые съезд про­хо­дит к восто­ку от Ураль­ских гор. На засе­да­ни­ях съез­да в этом году были пред­став­ле­ны докла­ды веду­щих уче­ных из Моск­вы, Санкт-Петер­бур­га, Ново­си­бир­ска, Ека­те­рин­бур­га, Том­ска, Вла­ди­во­сто­ка, Мага­да­на, а так­же спе­ци­а­ли­стов из 14 зару­беж­ных стран (в том чис­ле США, Вели­ко­бри­та­нии, Дании, Изра­и­ля, Китая, Ира­на, Мон­го­лии, Мек­си­ки). Уче­ные дела­ли докла­ды на темы, инте­ре­су­ю­щие не толь­ко узких спе­ци­а­ли­стов-энто­мо­ло­гов.

Насе­ко­мые — без сомне­ния, самые успеш­ные живот­ные Зем­ли. Осо­бен­но если судить по их чис­лен­но­сти и так­со­но­ми­че­ско­му раз­но­об­ра­зию. По послед­ним дан­ным, на нашей пла­не­те оби­та­ет более мил­ли­о­на видов насе­ко­мых (это 23 от все­го так­со­но­ми­че­ско­го раз­но­об­ра­зия живот­ных). Алек­сандр Рас­ни­цын, докт. биол. наук, зав. лабо­ра­то­ри­ей арт­ро­под (чле­ни­сто­но­гих) Пале­он­то­ло­ги­че­ско­го инсти­ту­та им. Бори­ся­ка РАН, в сво­ем пле­нар­ном докла­де попы­тал­ся разо­брать­ся в при­чи­нах столь впе­чат­ля­ю­ще­го успе­ха.

Боль­шо­го видо­во­го раз­но­об­ра­зия достиг­ли лишь кры­ла­тые насе­ко­мые. Пер­вич­но бес­кры­лым похва­стать­ся осо­бо нечем: все­го чуть боль­ше тыся­чи видов, что срав­ни­мо с видо­вым раз­но­об­ра­зи­ем мок­риц. «Всё дело в кры­льях!» — уве­рен­но заяв­ля­ет доклад­чик. Насе­ко­мые были пер­вы­ми живот­ны­ми, успеш­но осво­ив­ши­ми воз­душ­ную сти­хию. «Они и сей­час, по сути, оста­ют­ся вне кон­ку­рен­ции, — пояс­ня­ет Алек­сандр Рас­ни­цын. — Насе­ко­мые попа­ли в очень удач­ное „раз­мер­ное окно“: мень­шие раз­ме­ры пре­вра­ща­ют полет в пла­ва­ние, с совер­шен­но ины­ми ско­рост­ны­ми харак­те­ри­сти­ка­ми и ины­ми энер­го­за­тра­та­ми. При боль­ших раз­ме­рах (ниша, кото­рую силь­но поз­же заня­ли позво­ноч­ные) машу­щий полет быст­ро (от веса 10 кг) ста­но­вит­ся неэф­фек­тив­ным и заме­ня­ет­ся на паре­ние, игру с вос­хо­дя­щи­ми пото­ка­ми».

Перистокрылка большегрудая (Acrotrichis grandicollis)
Пери­сто­крыл­ка боль­ше­гру­дая (Acrotrichis grandicollis)

Обре­те­ние поле­та дало насе­ко­мым не толь­ко боль­шие пре­иму­ще­ства, но и созда­ло про­бле­мы. Кры­ла­тые и бес­кры­лые ста­дии живут в совер­шен­но раз­ных усло­ви­ях, а зна­чит, долж­ны иметь раз­ный набор адап­та­ций. Про­бле­ма в том, что пере­строй­ка (мета­мор­фоз) — про­цесс очень энер­го­за­трат­ный. Эво­лю­ци­он­но это про­ти­во­ре­чие реша­лось раз­ны­ми путя­ми и с раз­ной сте­пе­нью эффек­тив­но­сти.

Наи­боль­ше­го успе­ха (мак­си­маль­но­го раз­но­об­ра­зия видов) достиг­ли четы­ре отря­да-супер­ги­ган­та: жуки (извест­но око­ло 392,5 тыс. видов), бабоч­ки (более 158,5 тыс. видов), дву­кры­лые, в том чис­ле мухи и кома­ры (око­ло 160,5 тыс.), и пере­пон­ча­то­кры­лые (155,5 тыс.) — это всё насе­ко­мые с пол­ным пре­вра­ще­ни­ем. Им лишь немно­гим усту­па­ют полу­жест­ко­кры­лые (чуть более 104 тыс.) и пря­мо­кры­лые (око­ло 25 тыс.) — насе­ко­мые с непол­ным пре­вра­ще­ни­ем.

Таким обра­зом, самы­ми успеш­ны­ми ока­за­лись насе­ко­мые, кото­рые сна­ча­ла созда­ют личин­ку, мак­си­маль­но при­спо­соб­лен­ную к спе­ци­фи­че­ским усло­ви­ям, затем про­хо­дят ста­дию мета­мор­фо­за, когда тело пере­стра­и­ва­ет­ся пол­но­стью, личи­ноч­ные адап­та­ции отбра­сы­ва­ют­ся и стро­ит­ся новое тело, при­спо­соб­лен­ное к новым усло­ви­ям, новой сре­де оби­та­ния. Все четы­ре груп­пы-супер­ги­ган­та пошли по это­му пути бес­ком­про­мисс­но. Но, пожа­луй, наи­бо­лее ради­каль­но — дву­кры­лые, живот­ные с фан­та­сти­че­ски­ми спо­соб­но­стя­ми поле­та на ста­дии има­го и спо­соб­но­стью жить на ста­дии личин­ки фак­ти­че­ски в любой сре­де, вклю­чая нефть.

Эво­лю­ци­он­ный успех бабо­чек объ­яс­ня­ет­ся не толь­ко успе­хом раз­ви­тия фито­фа­гии (тра­во­яд­но­сти) у личи­ноч­ной ста­дии, но и стро­е­ни­ем чешуй­ча­то­го покро­ва у има­го. Этот покров обес­пе­чи­ва­ет и быст­рую реак­цию, и каму­фляж, и защи­ту от пау­ти­ны (бабоч­ки теря­ют лишь насколь­ко чешу­ек, при­лип­нув к пау­тине), и тер­мо­ре­гу­ля­цию.

Жуки пошли по дру­го­му пути: сде­лав став­ку на защи­щен­ность, несколь­ко поте­ря­ли (на фоне дру­гих групп) в лет­ных спо­соб­но­стях. Има­го у жуков зача­стую живет в той же сре­де, что и личин­ки, и они часто быва­ют похо­жи даже внешне. Эта груп­па поста­ра­лась «сэко­но­мить» на мета­мор­фо­зе.

Еще один путь выбра­ли пере­пон­ча­то­кры­лые. Они тоже сде­ла­ли став­ку на эко­но­мию, но выбра­ли очень не обыч­ный путь. Их личин­ка очень похо­жа на эмбри­он.

Наездник Anaphes flavipes
Наезд­ник Anaphes flavipes

Прав­да, для это­го им при­шлось стать пара­зи­та­ми. «И здесь наблю­да­ет­ся пря­мая ана­ло­гия с мле­ко­пи­та­ю­щи­ми, — уве­рен доклад­чик. — У мле­ко­пи­та­ю­щих, прав­да, моло­дежь пара­зи­ти­ру­ет на соб­ствен­ной мате­ри, но тоже пара­зи­ти­ру­ет». Пара­зи­тизм тако­го типа — очень слож­ная адап­та­ция. И имен­но поэто­му, по мне­нию Алек­сандра Рас­ни­цы­на, пере­пон­ча­то­кры­лым при­шлось стать почти таки­ми же «умны­ми», как мле­ко­пи­та­ю­щие. Неко­то­рые наезд­ни­ки фак­ти­че­ски отка­за­лись от ста­дии мета­мор­фо­за.

Про­фес­сор РАН из МГУ им. М. В. Ломо­но­со­ва Алек­сей Поли­лов изу­ча­ет не про­сто насе­ко­мых, а самых мини­а­тюр­ных из них — жуков перо­кры­лок (пери­сто­кры­лок) и пере­пон­ча­то­кры­лых мима­рид, раз­мер кото­рых состав­ля­ет доли мил­ли­мет­ра (самец наезд­ни­ка мима­рид Dicopomorpha echmepterygis и вовсе все­го 0,139 мм в дли­ну, т. е. мень­ше одно­кле­точ­ной инфу­зо­рии). Энто­мо­ло­ги МГУ пыта­ют­ся разо­брать­ся, как в про­цес­се мини­а­тю­ри­за­ции изме­ня­ют­ся раз­ме­ры и функ­ции раз­ных систем орга­низ­ма. Как мы зна­ем из работ про мини­а­тю­ри­за­цию бес­по­зво­ноч­ных, у боль­шин­ства орга­низ­мов при силь­ном умень­ше­нии раз­ме­ров эво­лю­ция идет по пути редук­ции раз­ных орга­нов и функ­ций.

Боль­шин­ство личи­нок мима­рид дей­стви­тель­но пошли по это­му пути: они лише­ны дви­же­ния, зре­ния, обо­ня­ния. Отдель­ные взрос­лые насе­ко­мые тоже демон­стри­ру­ют­зна­чи­тель­ные упро­ще­ния, например,уже упо­мя­ну­тый самец D. echmepterygis живет без пита­ния, поле­та и зре­ния. Но как ни стран­но, это ско­рее исклю­че­ние, чем пра­ви­ло. Боль­шин­ство этих весь­ма и весь­ма неболь­ших по раз­ме­ру насе­ко­мых даже лета­ет, успеш­но справ­ля­ясь со зна­чи­тель­ной отно­си­тель­ной вяз­ко­стью воз­ду­ха. Для них реше­ни­ем ста­ла пти­ло­птери­гия — заме­на кры­ла на веер из щети­нок, по стро­е­нию чем-то похо­жих на перья у птиц.

При умень­ше­нии раз­ме­ров капил­ляр­ные силы дела­ют невоз­мож­ной эффек­тив­ную цир­ку­ля­цию гемо­лим­фы по телу насе­ко­мо­го, поэто­му у пери­сто­кры­лок серд­це отсут­ству­ет, а у мима­рид — реду­ци­ро­ва­но. Гемо­лим­фа вытес­не­на жиро­вым телом. Отсут­ствие транс­порт­ной систе­мы ком­пен­си­ру­ет­ся высо­кой эффек­тив­но­стью диф­фу­зии при столь мел­ких раз­ме­рах.

По сло­вам Алек­сея Поли­ло­ва, «боль­шин­ство систем орга­нов насе­ко­мых демон­стри­ру­ет колос­саль­ные воз­мож­но­сти к мас­шта­би­ро­ва­нию, сохра­няя неиз­мен­ные про­пор­ции при мно­го­крат­ных изме­не­ни­ях раз­ме­ров тела. Систе­мы орга­нов сохра­ня­ют орга­ни­за­цию, а неко­то­рые — даже неиз­мен­ный отно­си­тель­ный объ­ем, несмот­ря на мно­го­крат­ные умень­ше­ния раз­ме­ров».

Мета­бо­ли­че­ские систе­мы, тка­ни внут­рен­ней сре­ды и тра­хей­ная систе­ма умень­ша­ют­ся про­пор­ци­о­наль­но умень­ше­нию раз­ме­ров тела. А вот отно­си­тель­ный объ­ем поло­вой и нерв­ной систем, наобо­рот, мно­го­крат­но уве­ли­чи­ва­ет­ся.

Сравнение с амебой и инфузорией
Срав­не­ние с аме­бой и инфу­зо­ри­ей

До недав­не­го вре­ме­ни счи­та­лось, что одним из огра­ни­че­ний мини­а­тю­ри­за­ции может быть раз­мер ядра в ней­ро­нах. Ведь эффек­тив­ность нерв­ной систе­мы опре­де­ля­ет­ся коли­че­ством кле­ток и чис­лом кон­так­тов меж­ду ними, поэто­му умень­шить ее раз­мер про­пор­ци­о­наль­но раз­ме­ру тела очень слож­но. Даже у самых малень­ких насе­ко­мых, раз­ме­ром с аме­бу, в моз­ге боль­ше 4 тыс. кле­ток. Как уда­лось обна­ру­жить про­фес­со­ру Поли­ло­ву, у кро­шеч­ных насе­ко­мых вполне успеш­но функ­ци­о­ни­ру­ют безъ­ядер­ные ней­ро­ны.

Зав. лабо­ра­то­ри­ей био­фар­ма­ко­ло­гии и имму­но­ло­гии насе­ко­мых СПб­ГУ, чл.-корр. РАН, докт. биол. наук Сер­гей Чер­ныш посвя­тил свой пле­нар­ный доклад лекар­ствам ново­го типа — теме, каза­лось бы, ника­ко­го отно­ше­ния не име­ю­щей к энто­мо­ло­гии.

«Поки­нув море при­мер­но 400 млн лет назад, насе­ко­мые доби­лись уди­ви­тель­ных успе­хов в осво­е­нии суши и ста­ли самой мно­го­чис­лен­ной груп­пой живых орга­низ­мов. Их иммун­ная систе­ма во мно­гом отли­ча­ет­ся от нашей, но от это­го не менее эффек­тив­на, — пояс­нил доклад­чик. — Они быст­ро рас­по­зна­ют мик­роб­ные клет­ки с помо­щью рецеп­тор­ных моле­кул и син­те­зи­ру­ют в ответ защит­ные пеп­ти­ды. Так что эти созда­ния пред­став­ля­ют собой неис­то­щи­мый источ­ник лекар­ствен­ных веществ буду­ще­го. Надо толь­ко научить­ся им поль­зо­вать­ся».

До изоб­ре­те­ния анти­био­ти­ков насе­ко­мые игра­ли нема­ло­важ­ную роль в меди­цине. Даже во вре­мя Вто­рой миро­вой еще исполь­зо­ва­ли личин­ки мух-кал­ли­фо­рид для очист­ки гной­ных ран. Но в целом после изоб­ре­те­ния анти­био­ти­ков офи­ци­аль­ная меди­ци­на к насе­ко­мым несколь­ко охла­де­ла. Каза­лось, что с бак­те­ри­аль­ны­ми инфек­ци­я­ми покон­че­но. Но имен­но анти­био­ти­ки, а точ­нее рези­стент­ность к ним бак­те­рий, заста­ви­ли уче­ных и меди­ков вновь обра­тить вни­ма­ние на насе­ко­мых.

Лабо­ра­то­рия, кото­рую воз­глав­ля­ет Сер­гей Ива­но­вич, изу­чи­ла иммун­ную систе­му более 200 видов. Но осо­бое вни­ма­ние энто­мо­ло­ги уде­ли­ли личин­кам синей мяс­ной мухи Calliphora vicina (опа­ры­шам). «Синан­троп­ные виды (эко­ло­ги­че­ски свя­зан­ные с посе­ле­ни­я­ми чело­ве­ка) име­ют непо­сред­ствен­ный кон­такт с мик­ро­фло­рой чело­ве­ка: у них и у нас общий бак­те­ри­аль­ный враг. Кро­ме того, сапро­фа­ги живут в сре­де, мак­си­маль­но насы­щен­ной вся­ко­го рода мик­ро­фло­рой: тру­пы, экс­кре­мен­ты, раны. Сло­вом, это всё усло­вия, где бак­те­рии пред­став­ля­ют угро­зу жиз­ни, в том чис­ле и личин­кам дву­кры­лых. А зна­чит, у послед­них воз­ник­ла мощ­ная иммун­ная защи­та», — пояс­ня­ет выбор объ­ек­та Сер­гей Чер­ныш.

Сквозь игольное ушко
Сквозь иголь­ное ушко

Мы при­вык­ли бороть­ся с инфек­ци­он­ны­ми забо­ле­ва­ни­я­ми моно­те­ра­пи­ей: одна бак­те­рия — один анти­био­тик. Насе­ко­мые исполь­зу­ют не одно веще­ство, а целый ком­плекс сра­зу. Личин­ки опа­ры­ша син­те­зи­ру­ют четы­ре груп­пы соеди­не­ний (дефен­зи­ны, цекро­пи­ны, дипте­ри­ци­ны и про­лин­бо­га­тые пеп­ти­ды) в тече­ние несколь­ких часов после кон­так­та с бак­те­ри­я­ми. Вся эта смесь накап­ли­ва­ет­ся в гемо­лим­фе, фор­ми­руя еди­ный ком­плекс. При­чем его свой­ства не сво­дят­ся к харак­те­ри­сти­кам отдель­ных состав­ля­ю­щих. Пора­жа­ет и отсут­ствие устой­чи­во­сти к ком­плек­су у бак­те­рий: «Сколь­ко бы мы ни воз­дей­ство­ва­ли пеп­тид­ным ком­плек­сом на бак­те­рию, напри­мер на кишеч­ную палоч­ку или род­ствен­ные ей энте­робак­те­рии, изме­не­ния устой­чи­во­сти к нему не про­ис­хо­дит. Если мик­ро­ор­га­низ­мы были чув­стви­тель­ны к пре­па­ра­ту на опре­де­лен­ном уровне, то эта вос­при­им­чи­вость и сохра­ня­ет­ся, неза­ви­си­мо от коли­че­ства поко­ле­ний. Мы тести­ро­ва­ли на 250 поко­ле­ни­ях — это солид­ный отре­зок в эво­лю­ци­он­но-исто­ри­че­ском плане», — уди­вил слу­ша­те­лей Сер­гей Ива­но­вич. Не менее важ­ную для эко­но­ми­ки тему под­нял сле­ду­ю­щий доклад­чик. Ака­де­мик РАН, дирек­тор Все­рос­сий­ско­го НИИ защи­ты рас­те­ний Вла­ди­мир Пав­лю­шин рас­ска­зал собрав­шим­ся о насе­ко­мых-вре­ди­те­лях и борь­бе с ними. По его дан­ным, Рос­сия сего­дня из-за про­блем с фито­са­ни­тар­ной без­опас­но­стью теря­ет уро­жая при­мер­но на 200 млн руб. Конеч­но, не вся вина в этом вопро­се лежит на насе­ко­мых. Напри­мер, око­ло 30% уро­жая во вре­мя хра­не­ния мы теря­ем из-за фито­па­то­ген­ных гри­бов.

В послед­ние годы фик­си­ру­ет­ся изме­не­ние доми­нант­ных видов насе­ко­мых-вре­ди­те­лей. Еще лет два­дцать назад в Крас­но­дар­ском крае не име­ла ника­ко­го зна­че­ния япон­ская вино­град­ная цикад­ка, а сего­дня это один из наи­бо­лее опас­ных для вино­град­ной лозы видов. Сам­ши­то­вая огнёв­ка бук­валь­но за пару лет почти пол­но­стью уни­что­жи­ла посад­ки сам­ши­та на чер­но­мор­ском побе­ре­жье и угро­жа­ет релик­то­вым лесам. Парал­лель­но с этим зафик­си­ро­ва­ны изме­не­ния в цик­лич­но­сти рас­ши­ре­ния аре­а­лов рас­про­стра­не­ния насе­ко­мых доми­нант­ных видов.

С при­чи­на­ми вспы­шек чис­лен­но­сти в каж­дом кон­крет­ном слу­чае уче­ным при­хо­дит­ся раз­би­рать­ся инди­ви­ду­аль­но. Напри­мер, хлоп­ко­вая сов­ка — широ­кий поли­фаг. Еще совсем недав­но опи­сы­ва­лась как вид, угро­жа­ю­щий посад­кам хлоп­чат­ни­ка и таба­ка. Но за послед­ние 20–30 лет она ста­ла серьез­ной про­бле­мой и для дру­гих куль­тур, в том чис­ле для куку­ру­зы, тома­та, нута, люцер­ны. В лабо­ра­то­рии сель­хоз­яй­ствен­ной энто­мо­ло­гии выяс­ни­ли, что одна из при­чин в том, что хлоп­ко­вая сов­ка успеш­но зиму­ет и хоро­шо раз­мно­жа­ет­ся на забро­шен­ных тер­ри­то­ри­ях. Соглас­но ста­ти­сти­ке, в нашей стране таких тер­ри­то­рий 20 млн га.

У саран­чо­вых про­па­ла цик­лич­ность вспы­шек роста попу­ля­ции. Еще несколь­ко десят­ков лет назад чет­ко про­сле­жи­ва­лось мас­со­вое раз­мно­же­ние раз в 8–10 лет. Сей­час у тех же видов фик­си­ру­ют­ся вспыш­ки раз в год, два, три. Доклад­чик свя­зы­ва­ет это с несо­блю­де­ни­ем норм зем­ле­поль­зо­ва­ния, упро­ще­ни­ем под­хо­да к защит­ным меро­при­я­ти­ям, исполь­зо­ва­ние, может, менее эффек­тив­ных, но более деше­вых мето­дов борь­бы. «Наи­бо­лее эффек­тив­но при­ме­не­ние пре­па­ра­тов про­тив личи­нок пер­во­го и вто­ро­го воз­рас­тов и в местах резер­ва­ции. В осталь­ных слу­ча­ях мы полу­ча­ем мини­маль­ный резуль­тат, бес­по­лез­ную тра­ту средств и пре­па­ра­та и загряз­не­ние окру­жа­ю­щей сре­ды».

В общей слож­но­сти в рабо­те съез­да при­ня­ло уча­стие око­ло 700 спе­ци­а­ли­стов и люби­те­лей энто­мо­ло­гии. Съезд вклю­чал 12 сек­ций: по общей энто­мо­ло­гии, физио­ло­гии насе­ко­мых, эко­ло­гии и био­хи­мии чле­ни­сто­но­гих, кро­во­со­су­щим насе­ко­мым, лес­ной и сель­ско­хо­зяй­ствен­ной энто­мо­ло­гии, моле­ку­ляр­ной систе­ма­ти­ке и гене­ти­ке чле­ни­сто­но­гих, пале­он­то­ло­гии, систе­ма­ти­ке и фило­ге­нии насе­ко­мых. В рам­ках науч­но­го фору­ма про­шла шко­ла моло­дых уче­ных «Эко­ло­гия и пара­зи­то­ло­гия насе­ко­мых».

Орга­ни­за­то­ра­ми съез­да 2017 года высту­пи­ли Рус­ское энто­мо­ло­ги­че­ское обще­ство, Ново­си­бир­ский госу­дар­ствен­ный уни­вер­си­тет, Рос­сий­ская ака­де­мия наук, Инсти­тут систе­ма­ти­ки и эко­ло­гии живот­ных СО РАН, Зоо­ло­ги­че­ский музей РАН, Мини­стер­ство обра­зо­ва­ния, нау­ки и инно­ва­ци­он­ной поли­ти­ки Ново­си­бир­ской обла­сти.

Юлия Чер­ная, науч­ный жур­на­лист
Изоб­ра­же­ния предо­став­ле­ны А. Поли­ло­вым

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
1 Цепочка комментария
0 Ответы по цепочке
1 Подписки
 
Популярнейший комментарий
Цепочка актуального комментария
1 Авторы комментариев
И Авторы недавних комментариев
  Подписаться  
Уведомление о
И
И

очень инте­рес­но про мик­ро­ско­пи­че­ских насе­ко­мых. может быть, что-то еще появит­ся на стра­ни­цах ТРВ? Тема посто­ян­но раз­ви­ва­ет­ся, насколь­ко мне извест­но…

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: