За последние сто миллионов лет млекопитающие обзавелись самыми причудливыми гастрономическими пристрастиями. Одно из самых необычных — страсть к поеданию муравьев и термитов. Новое исследование показало, на какие удивительные эволюционные ухищрения пришлось пойти некоторым видам, чтобы удовлетворить этот специфический аппетит.

Результаты, опубликованные в журнале Evolution, говорят о том, что с начала Кайнозойской эры, примерно 66 миллионов лет назад, млекопитающие как минимум 12 раз независимо друг от друга развили специализированные черты, чтобы питаться исключительно муравьями и термитами.

Ученые считают, что эта конвергентная эволюция к стратегии питания, называемой мирмекофагией, началась после Мел-палеогенового вымирания и исчезновения нептичьих динозавров. Это перекроило экосистемы и позволило колониям муравьев и термитов стремительно распространиться по всей планете, что, в свою очередь, спровоцировало радикальные изменения в способах питания некоторых видов млекопитающих.

До сих пор никто не изучал, как столь экстраординарная диета развивалась у всех известных видов млекопитающих, — говорит Филипп Барден, автор исследования и доцент биологии в Технологическом институте Нью-Джерси. — Наша работа — первый настоящий путеводитель по этому вопросу. Поражает то, насколько мощной движущей силой эволюции за последние 50 миллионов лет были муравьи и термиты. Они формировали среды обитания и буквально меняли облик целых видов.

Сегодня более 200 видов млекопитающих не прочь полакомиться муравьями и термитами. Но лишь около двадцати из них — истинные мирмекофаги, такие как гигантские муравьеды, трубкозубы и панголины. Они обзавелись особенными чертами: длинными липкими языками, специализированными когтями и желудками, уменьшенными или отсутствующими зубами — всем, что помогает эффективно потреблять тысячи этих насекомых ежедневно в качестве единственного источника пищи.

Чтобы понять, как часто и когда у млекопитающих появлялись такие черты, команда собрала данные о рационе 4099 видов, опираясь на материалы почти столетней давности: записи по естественной истории, отчеты по охране природы, таксономические описания и диетологические наборы данных.

Собрать воедино данные о питании почти каждого ныне живущего млекопитающего было непростой задачей, но это действительно показывает невероятное разнообразие диет и экологических ролей в мире млекопитающих, — отмечает Томас Вида, соавтор исследования из Боннского университета, который возглавил литературный обзор более 600 опубликованных источников.

Вот лишь некоторые примеры необычных диет:

• Лисицы, которые едят фрукты.
• Тюлени, питающиеся крилем.
• Приматы, пьющие древесный сок.

Но немногие могут полагаться исключительно на муравьев и термитов. Это требует таких серьезных морфологических изменений, что является огромным эволюционным барьером. Объединяет же всех мирмекофагов почти ненасытный аппетит — муравьи и термиты так малоэнергетичны, что даже небольшому нумбату нужно съедать около 20 000 термитов в день, а земляной волк может добыть до 300 000 за одну ночь.

Виды разделили на пять диетических групп — от строгих потребителей муравьев и термитов ( «облигатные мирмекофаги») до насекомоядных, плотоядных, всеядных и травоядных — на основе опубликованных анализов желудочного содержимого и полевых наблюдений.

Затем команда нанесла эти группы на временное древо семейств млекопитающих и с помощью статистических моделей реконструировала диеты их предков. Так они обнаружили как минимум 12 независимых видов облигатной мирмекофагии в самых разных линиях.

Ученые также проследили за размером колоний муравьев и термитов вплоть до Мелового периода, около 145 миллионов лет назад, чтобы понять, когда эти насекомые стали надежным, круглогодичным источником пищи.

Сегодня насчитывается более 15 000 видов муравьев и термитов, а их общая биомасса превосходит биомассу всех диких млекопитающих вместе взятых. Но в Меловом периоде на их долю приходилось менее 1% от всех насекомых Земли. Их численность достигла современных уровней лишь к Миоцену, около 23 миллионов лет назад, когда они составили 35% всех найденных образцов насекомых.

Не совсем ясно, почему и муравьи, и термиты начали бурно развиваться примерно в одно и то же время. Некоторые работы связывают это с распространением цветковых растений, а также с одними из самых теплых температур на планете во время Палеоцен-Эоценового термического максимума около 55 миллионов лет назад, — поясняет Барден. — Что очевидно, так это то, что их колоссальная биомасса запустила каскад эволюционных ответов среди растений и животных. Пока одни виды развивали защиту, чтобы избегать этих насекомых, другие пошли противоположным путем — если не можешь победить, то съешь.

В итоге анализ показал, что мирмекофагия развивалась как минимум один раз в каждой крупной группе млекопитающих — однопроходных, сумчатых и плацентарных — но неравномерно. Это наводит на мысль, что некоторые линии были более «эволюционно предрасположены» к поеданию муравьев и термитов.

Все мирмекофаги произошли от предков, которые были либо насекомоядными, либо плотоядными. При этом насекомоядные виды переходили на новую диету примерно в три раза чаще, чем плотоядные.

Хотя в некоторых семействах главных групп млекопитающих нет любителей муравьев или термитов, другие, например, хищные (семейство, включающее собак, медведей и ласок), насчитывает до четверти от числа всех видов.

Это стало неожиданностью. Совершить прыжок от поедания других позвоночных к потреблению тысяч мелких насекомых ежедневно — серьезная перемена, — говорит Барден. — Часть предрасположенности может заключаться в определенных физиологических особенностях или строении зубов, которые легче адаптируются для питания общественными насекомыми.

Однако исследование также показало, что, сделав эволюционный прыжок, мирмекофаги почти никогда не возвращаются к более подобающей диете и не диверсифицируются.

Единственным исключением стал род слоновых прыгунчиков Macroscelides, которые перешли от мирмекофагии к всеядности, будучи одними из первых, кто применил эту диету в Эоцене.

За пределами этого редкого случая линии мирмекофагов остаются ограниченными — восемь из двенадцати origins представлены всего одним видом.

Пока что эта смелая стратегия — целиком перейти на мирмекофагию и не оглядываться назад — может подводить эти виды к эволюционному тупику. Однако на сегодняшний день они являются историями успеха в специализации и, возможно, даже имеют преимущество.

В некотором смысле, специализация на муравьях и термитах загоняет вид в угол, — рассуждает Барден. — Но пока общественные насекомые доминируют в мировой биомассе, у этих млекопитающих есть козырь — особенно учитывая, что изменение климата, похоже, благоприятствует видам с массивными колониями, таким как огненные муравьи и другие инвазивные общественные насекомые.

Реальная польза этого исследования лежит в нескольких плоскостях.

• Во-первых, фундаментальное понимание эволюции. Работа — это яркий пример того, как изменения в одной группе организмов (насекомых) запускают цепную реакцию адаптаций у совершенно другой (млекопитающих). Это помогает строить более точные модели эволюционных процессов и предсказывать, как экосистемы могут реагировать на подобные масштабные изменения в будущем.
• Во-вторых, прогнозирование последствий изменений климата. Понимание, что рост численности социальных насекомых в прошлом был связан с теплыми климатическими периодами, позволяет предположить, что текущее глобальное потепление может привести к аналогичному всплеску. Зная, какие млекопитающие могут выиграть от этого (существующие мирмекофаги или потенциально новые виды, способные к адаптации), мы можем лучше прогнозировать изменения в биоразнообразии.
• В-третьих, консервационная биология. Многие специализированные мирмекофаги, такие как панголины, находятся под угрозой исчезновения. Понимание их уникальной эволюционной истории и крайней узкой специализации подчеркивает их уязвимость и важность их защиты. Они не просто «странные животные» — они уникальные продукты многомиллионной эволюционной гонки.

Основное замечание касается метода реконструкции диет предков. Исследование опирается на статистические модели, построенные на данных о современных видах. Однако диеты вымерших видов, особенно тех, что жили десятки миллионов лет назад, часто остаются загадкой и интерпретируются по косвенным признакам (строение зубов, изотопный анализ). Хотя модель может указать на вероятный рацион, она не может дать стопроцентной гарантии.

Ранее ученые разгадали генетическую загадку муравьев.