Nature Communications: Разработана надежная система классификации термитов

У термитов плохая репутация, особенно после того, как их классифицировали как родственников тараканов, но на самом деле нельзя назвать термитов такими уж исключительными вредителями.

Термиты составляют всего 3,5% от всех видов термитов, но при этом играют важную роль в экосистеме: подобно дождевым червям, они циркулируют питательные вещества и разлагают растительные материалы. Также термиты аэрируют почву, что позволяет воде проникать в более глубокие слои почвы — всё это жизненно важно для растений.

Кроме того, термиты — образцовые строители: их курганы сохраняют прохладу под палящим солнцем, поэтому люди вдохновляются их архитектурой и создают энергосберегающие системы кондиционирования.

Исследователи создали новую систему классификации термитов, которая поможет изучать их роль в экосистеме. В работе приняли участие 46 учёных со всего мира.

Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.

Новая классификация более надёжная и удобная, чем предыдущая. Она позволит учитывать будущие открытия.

Семья, воссоединившаяся благодаря различиям

Таксономия — это научная классификация групп организмов. Она является основой всей биологии.

Классификация может быть произвольной, но она необходима учёным. Это позволяет им ограничить сферу изучения и чётко излагать свои мысли.

До появления современных методов секвенирования ДНК различия между организмами обычно определяли по их физическим характеристикам и поведению.

Из-за субъективности морфологического анализа, появилось запутанное семейное древо термитов.

Некоторые виды термитов быстро меняются, то есть эволюционируют быстрее других. При этом существует всего десять отдельных семейств термитов, в которые пришлось включить множество разных животных с неясными эволюционными связями.

Отношения между видами описывают терминами «монофилия», „полифилия“ и „парафилия“. Монофилетическая группа имеет общего предка, полифилетические группы имеют общие характеристики, но не общего предка. Парафилия описывает группы, которые включают общего предка и некоторых, но не всех его потомков.

Термиты являются монофилетической группой в отряде тараканов, однако традиционная классификация характеризуется большим количеством парафилии и полифилии из-за путаницы в эволюционных отношениях.

Доктор Хеллеманс: Мы устранили парафилию и полифилию в семейном древе термитов, разделив крупные подсемейства. При этом мы создали систему, которая учитывает открытие новых родов и сохраняет исторические названия семейств и подсемейств. Это ключ к стабильной номенклатуре термитов.

Таксономия строится на исторических записях, поэтому это очень важно.

Новое древо жизни термитов показывает родственные связи между видами. Оно упрощает включение в себя новых видов, которые были открыты или получили новую классификацию.

Такое древо позволяет более точно изучать термитов и эффективнее бороться с вредителями. Например, Coptotermes gestroi — это опасный вид термитов-вредителей. Сначала его отнесли к семейству Rhinotermitidae из-за сходства с видом Dolichorhinotermes longilabius. Но потом выяснилось, что эти два вида не являются близкими родственниками. Поэтому C. gestroi был переведён в семейство Heterotermitidae.

Строим фундамент вместе

Изменить словарь — непростая задача, для этого нужно согласие, так как словарь не имеет смысла, если есть разногласия в определениях.

На симпозиуме в 2022 году, организованном профессором Томом Бургиньоном, руководителем отдела эволюционной геномики, началась работа по обновлению древа жизни термитов.

Предложена схема пересмотра древа жизни, включающая морфологические исследования и анализ данных с помощью суперкомпьютера в OIST. Филогенетические пересмотры классификационных систем часто основываются на модели данных, расчёт которой может занять недели. Обработка начинается заново каждый раз, когда вносятся коррективы.

Наша классификация основана на сходимости 51 модели, на вычисление каждой из которых ушло около 2 недель, — рассказывает доктор Хеллеманс.

Благодаря Deigo, главному суперкомпьютерному кластеру OIST Core Facilities, названному в честь цветов префектуры Окинава, мы смогли проводить анализ параллельно. Deigo доступен для всех исследователей OIST.

Филогенетика не может существовать сама по себе, — подчёркивает доктор Хеллеманс.

Исследователи использовали вычислительные модели ДНК-маркеров для изучения эволюции семейств термитов. Но эти модели не учитывают ни их привычек, ни роли в окружающей среде. Эти знания предоставили специалисты, изучающие термитов на протяжении жизни.

Доктор Хеллеманс подводит итоги работы:

Новая система классификации термитов превосходит сумму своих частей. Благодаря ей у нас появилась более прочная основа для изучения этих важных инженеров экосистем.

Источник фото: https://www.inaturalist.org/observations/190062473

05.09.2024