Редкие и знаковые бабочки Атала сохранили древний образец симметрии крыльев.

Кажется, что природа обладает неиссякаемым запасом вдохновения, когда дело касается бабочек. Насчитывая более 18 000 видов, каждый из которых имеет уникальную геометрию и цветовое сочетание, бабочки выглядят так, будто изо всех сил стараются имитировать солнечный луч, пересекшийся с призмой.

Новое исследование, опубликованное в журнале Tropical Lepidoptera Research, помогает рассмотреть эту невероятную вариацию более целенаправленно. Результаты согласуются с растущим количеством данных, свидетельствующих о том, что разнообразие крыльев бабочек на самом деле сводится к нескольким простым ингредиентам древнего рецепта, выдержавшего испытание временем.

«Эволюция — это не просто изменения», — сказал ведущий автор Андрей Сураков, координатор коллекций Центра чешуекрылых и биоразнообразия Макгуайра при Музее естественной истории Флориды. «Когда он натыкается на успешные разработки, они сохраняются, иногда на сотни миллионов лет».

Сураков специально хотел проверить теорию, впервые предложенную в 1920-х годах, которая предполагала, что узоры крыльев бабочек организованы в отдельные концентрически расположенные полосы и вокруг них.

Согласно этому идеализированному плану, названному планом нимфалиды, мозаика глазных пятен, шевронов и полосок каждой бабочки происходит из одной или комбинации этих систем симметрии.

«Крылья бабочки больше напоминают не единую композицию, а коллаж, созданный из элементов рисунка крыльев, принадлежащих к разным системам симметрии», — сказал Сураков.

Фотография музея Флориды, сделанная Закари Рэндаллом.

Несколько десятилетий исследований подтвердили, что многие виды бабочек придерживаются этого основного принципа, но большая часть работ сосредоточена исключительно на одном семействе — Nymphalidae, в котором эти системы были впервые обнаружены. Нимфалиды и их ближайшие родственники ликаниды разошлись 90 миллионов лет назад. Этот длительный период времени дал бы ликанидам и другим группам широкие возможности разработать собственную систему окраски крыльев, а не придерживаться древнего прототипа.

«Идея о том, что план нимфалид применим к ликанидам, которые отделились от нимфалид, когда динозавры еще существовали, является большим предположением», — сказал Сураков.

Сураков выбрал для исследования бабочку Атала, Eumaeus atala, как из-за ее ярких узоров, так и из-за уникальной естественной истории. Это один из немногих ядовитых видов семейства ликанид, который он откровенно рекламирует вишнево-красным брюшком и двумя пятнами того же цвета на нижних крыльях. Эти отметины резко контрастируют на фоне бархатных черных чешуек и пятнистых синих пятен, которые атала использует как семафоры для привлечения партнеров.

Бабочки Атала почти исчезли из своего естественного ареала во Флориде, когда их растение-хозяин было чрезмерно вырублено в начале 1900-х годов, но более поздние попытки культивировать это растение привели к возрождению обоих видов, что сделало их одной из немногих историй успеха в сохранении природы в южной Флориде. Популяция аталы в настоящее время стабильна, и колония этого вида была основана в Центре Макгуайра при Музее Флориды, который Сураков использовал для исследования.

Чтобы оценить сходство групп, Сураков позаимствовал маловероятную технику из предыдущих исследований. Подвергнув окукливающихся насекомых воздействию фармацевтического разжижителя крови под названием гепарин, ученые обнаружили, что могут изменить полученные крылья взрослых бабочек.

«Элементы конструкции крыла, принадлежащие к одной и той же системе симметрии, должны одинаково реагировать на одно и то же обращение», — сказал Сураков. «Настраивая экспрессию основных генов, такие эксперименты позволяют нам понять удивительные вариации, обнаруженные у бабочек, и помочь нам определить точный источник этих вариаций».

Несмотря на значительный промежуток времени с тех пор, как две группы разошлись, результаты исследования показывают, что атала и бабочки-нимфалиды имеют схожую реакцию на гепарин. В зависимости от концентрации гепарина, воздействию которого подверглись куколки, радужно-бирюзовые пятна, которые обычно усеивают крылья взрослых особей, либо расширялись, сжимались, либо полностью исчезали. Единственными отметками, которые не были затронуты, были красные пятна, которые могут соответствовать соответствующей системе симметрии нимфалид, нечувствительной к гепарину.