Пятнистый фонарик, быстро распространяющийся инвазивный вид в Соединенных Штатах, очевидно, получил значительное эволюционное преимущество благодаря адаптации к городской среде – сначала в Китае, а теперь и на новых американских территориях. Недавние геномные исследования показывают, что городская жизнь могла подготовить этих насекомых к большей устойчивости к стрессорам, таким как жара и пестициды, ускоряя их распространение по восточной части США.
Эволюционный эффект инкубатора
Исследователи из Нью-Йоркского университета во главе с биологом Фаллон (Фан) Мэнгом обнаружили четкие генетические различия между популяциями пятнистого фонарика в городских и сельских районах Шанхая, Китай. Несмотря на то что эти районы находятся на расстоянии всего около 30 километров, эти популяции демонстрируют резкое генетическое расхождение. Вероятно, это связано с ограниченным радиусом полета насекомых, поскольку им требуется постоянное питание от растений-хозяев, таких как инвазивное райское дерево.
Городские фонарики эволюционировали с повышенной устойчивостью к жаре и повышенной способностью метаболизировать токсины, включая пестициды. Эта адаптация делает их лучше приспособленными для процветания в загрязненных и сложных условиях.
Расширение в США: повторение закономерности
Исследование, опубликованное в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, показало, что популяции фонарика в США разделяют те же генетические адаптации, которые наблюдаются у их городских китайских собратьев. Это говорит о том, что одни и те же эволюционные факторы – присутствующие в густонаселенных городах – способствуют их успеху в Северной Америке.
Исследователи выявили три ключевых события «узкого горлышка» в недавней истории фонарика. К ним относятся: быстрая урбанизация Шанхая более 170 лет назад, появление насекомого в Южной Корее в 2004 году и его первое обнаружение в Пенсильвании в 2014 году. Каждое узкое горлышко представляет собой период, когда небольшая основательская популяция обосновалась, неся с собой предварительно существующие адаптации для выживания в городских условиях.
Экономические и экологические риски
Пятнистый фонарик представляет собой значительную экономическую угрозу. Исследование 2019 года оценило, что неконтролируемое распространение только в Пенсильвании может стоить 324 миллиона долларов в год. Насекомые ослабляют растения, высасывая сок, и выделяют сахаристые отходы, способствующие росту сажистого грибка. Они даже влияют на производство меда, поскольку пчелы иногда собирают нектар с сахаристых отходов вместо цветов, придавая меду дымный вкус.
Способность насекомого адаптироваться также вызывает обеспокоенность по поводу его способности переключаться между растениями-хозяевами. Хотя он предпочитает райское дерево, он может питаться виноградом, хмелем, кленами и фруктовыми деревьями, потенциально нарушая сельское хозяйство и лесное хозяйство.
Последствия для усилий по контролю
По словам Зака Ладина, эколога из Университета Делавэра, эти новые генетические данные могут быть решающими для замедления распространения фонарика. Понимание того, какие гены способствуют устойчивости к токсинам, может позволить более целенаправленные стратегии химического контроля, снижая риск дальнейшего развития устойчивости.
«С точки зрения химического контроля, теперь у нас есть некоторые гены, на которые можно нацелиться, что может быть важно для того, чтобы мы не просто вызывали устойчивость к определенным химическим веществам», — говорит Ладин.
Исследование подчеркивает взаимосвязь между урбанизацией и динамикой инвазивных видов. Часто эти две основные силы изучаются отдельно, но их комбинированные эффекты могут быть неожиданно мощными. История пятнистого фонарика является ярким напоминанием о том, что понимание этих взаимодействий жизненно важно для управления экологическими рисками в быстро меняющемся мире.
