В проекте «КлещИ» совместно c Институтом экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO) Тюменского государственного университета рассказываем, что такое клещи, чем они полезны сельскому хозяйству и почему акарология — наука будущего.

На данный момент изучено малое количество ископаемых клещей, поэтому ценен каждый. Складывается интересная история в работе исследователей. Она начинается в настоящем и гипотезами, которые из нее вытекают, отправляет обратно к настоящему.

Современных клещей очень много, поэтому с ними не возятся. Но есть особенные виды, с которыми работают много десятилетий. Один из таких видов, даже родов — это колломании (Collohmannia), панцирный клещ. Он отличается тем, что у него есть брачное поведение, даже брачный танец. У панцирных клещей половой процесс чаще всего не требует встречи полов. Самец просто оставляет мешок со своими половыми продуктами там, где он прошел. Если самка проходит по тому же месту, то она его поднимает. Около 10% орибатид вообще обходятся без самцов, а это целое семейство.

Рекомендуем по этой теме:
Видео
7481 2
Происхождение и эволюция клещей

В 1960-х годах был открыт брачный танец у австрийской колломании. Он происходит таким образом: самец находит самку и следует за ней, придерживая ее бока своими передними ногами, пока она не остановится. Если она остановится — а произойти это может через несколько часов, — он ее обходит, встает на передние ноги, поднимает заднюю часть тела и вытягивает четвертую пару ног. И в эту вытянутую четвертую пару ног он выкладывает каплю питательной жидкости. Она не содержит никаких половых продуктов. Это то, что называется брачным подарком. Вот такие замечательные клещи. В современной фауне описано всего три вида таких клещей: один из Средней Азии, один из Альп и Карпат и последний из Северной Америки. Еще есть три неописанных вида: один на Кавказе, другой в Турции, а третий на Балканах.


Collohmannia из балтийского янтаря

Когда биогеограф видит такое распространение, он обычно предполагает, что это результат распада предыдущего большого ареала предкового вида. И это логичная картина. В третичное время в Северной Америке и Евразии были большие массивы лесов. Там мог бы обитать единственный вид колломаний. А при смене климата эти леса распались на множество фрагментов. Распался предковый ареал клеща, и из него получилось определенное количество фрагментов, в каждом из которых популяции колломаний независимо эволюционировали, и сформировалось несколько независимых видов этого семейства. Поэтому каждый танцует по-своему.

Но эта стройная гипотеза рассыпается, если принять во внимание ископаемый материал. Дело в том, что из балтийского янтаря еще в начале XX века был описан один вид колломаниид, но потом этот экземпляр потерялся. И в поисках нового экземпляра для подтверждения признаков ученые стали находить новые виды того же рода. Сейчас их найдено уже шесть, и только два описаны.

При построении матрицы признаков современных и ископаемых колломаний выяснилось, что в этой матрице невозможно вычленить последовательность событий. Там мозаика из длин щетинок, из их обилия, из их формы. И в этой мозаике все элементы распределены случайно, но есть единственная закономерность. Единственная неповторяющаяся часть этого набора касается морфологии четвертых ног самца, на которых он преподносит подарок своей даме. И складывается совершенно другая гипотеза, что эта область — ключ. А питательная капля — это указатель, где находится этот ключ. Ведь колломании слепые, и для того, чтобы опознать самца своего вида, самка должна пользоваться обонянием, вкусом и осязанием. И эта капля лежит на том самом месте, в котором самец колломании своего вида точно отличается от любого другого самца.

Эта гипотеза произросла из изучения палеонтологического материала, а проверять ее можно только на современном материале. Нужно научиться растить колломаний, а потом проверить, отвергнет ли самка самца своего вида, но с измененной ключевой областью ноги.

Иногда палеонтологический материал разрушает хорошо сформированные и принятые гипотезы. Например, считалось, что группа четвероногих клещей хорошо разработана. Эти клещи называются еще галловыми. Они вредны для сельского хозяйства. На них потрачено много сил. Была хорошо разработана их система кладистическим методом, выяснено, что примитивные галловые клещи были похожи на рачков. Более продвинутые были червеобразными. По времени формирования были распределены их когти, щетинки, были разработаны группы.

И вот в триасовом янтаре, в триасовой смоле из доломитовых Альп нашли двух четырехногих клещей. Один из них был похож на рачка, а другой на червяка. Затем нашлись еще три. Это были хорошо сохранившиеся экземпляры. Триас — 230 миллионов лет, а выглядели эти ископаемые как плохо сделанный современный препарат. Он был мутный, ориентация экземпляров плохая, сами по себе они были грязными, но все щетинки, все выросты оказались на месте. Среди этих пяти ископаемых четыре приличных оказались совершенно разными. Один был похож на ракообразное. Три были червеобразной формы. Строение когтей соответствовало четырем, как предполагалось, эволюционным стадиям их развития. Количество щетинок на передней части тела тоже было от пяти, что считалось самым примитивным состоянием, и до двух, что считалось самым продвинутым.

Уже в триасе эта группа имела полное разнообразие признаков, которые наблюдаются в современности, и эти признаки не связаны между собой временной последовательностью. А вот то, что из современного материала никак не проистекало, но обнаружилось в палеонтологическом. 230 миллионов лет назад у них был совершенно иной ротовой аппарат, чем у современных галловых клещей. Современные галловые клещи имеют пять тонких стилетов, которыми они бодают стенку клетки растения, чтобы питаться соком. А их триасовые родственники имели тупую трубочку, состоящую из двух половинок. Они не могли проткнуть стенку клетки растения этим тупым прибором, а использовали устьица, дыхательные отверстия на листьях.

Убедительная кладистическая работа, сделанная на большом современном материале, оказалась опрокинута двумя капельками ископаемой смолы и четырьмя включениями в этих капельках. Оказалось, что Tetrapodili всегда или уже очень давно были четырехногими. У них сразу был весь арсенал состояний и признаков, который у них есть и сейчас. И выяснилось то, что никогда не предполагалось на современном материале, что у них эволюционировал ротовой аппарат.

Еще в этой схеме, выстроенной на современном материале, было показано, что четырехногие клещи должны происходить от паутинных. А паутинных клещей нет не только в редкостном триасовом янтаре — их нет даже в 40-миллионнолетнем балтийском.

И через три года после того, как мы опубликовали эту статью, вышла другая, где поднималась на поверхность старая гипотеза о том, что четырехногие клещи — это вовсе не родственники паутинных, хотя они тоже растительноядные. Она гласила, что клещи происходят из древнейшей группы Endeostigmata и их ближайшая родня — это червевидные клещи, живущие в интерстициалях песка, между его крупинками в перевеваемых дюнах, в пустынях и на пляжах. Они удивительные создания, которые очень похожи на галловых клещей, если только у песчаного клеща убрать всю заднюю половину.

Совсем недавно мы описывали очень красивое ископаемое — павлинохвостого клеща. Он был из балтийского янтаря. Этому животному примерно 40 миллионов лет. А его современные родственники живут на корнях, на коре деревьев, питаются соками. И если такого клеща потревожить, он отмахивается от врага большим хвостом, веером из длинных щетинок. В балтийском янтаре нашелся экземпляр, у которого этот хвост поднят и покрывает все тело. То есть 40 миллионов лет назад эти животные уже не только морфологически были очень похожи на современных, а у нас есть прямое свидетельство того, что у них и поведение было современное.

Рекомендуем по этой теме:
Журнал
Современные исследования клещей

При внимательном изучении и расшифровке хетома, то есть сенсорных вооружений ног этого клеща, обнаружилось, что у него несимметричные ноги, что справа и слева количество щетинок у него не совпадает. Из современной литературы стало известно, что у нынешних павлинохвостых клещей может не хватать щетинок на ногах.

А на тему того, что это обозначает асимметрия, есть две конкурирующие гипотезы. Одна состоит в том, что асимметрия — это результат ошибок в копировании. Программа построения тела содержит симметричную картину, и ошибки в ней приводят к нарушению этой симметрии довольно случайно. Регулируется только степень асимметрии, а вовсе не ее наличие и конкретные проявления.

А другая гипотеза, происходящая из изучения большого современного материала, гласит, что у клещей отсутствие щетинок, стабильности в щетиночном вооружении ног — это признак будущих утрат. Те щетинки, которые нестабильны, просто исчезнут в ряду поколений через некоторое время. Но уже Франсуа Гранжан, который сформулировал эту гипотезу, написал, что для ее проверки нужен длительный эволюционный эксперимент в сотне, а может быть, и в тысяче поколений. И то, что совершенно случайно попало нам в руки с балтийским ископаемым, — это результат непомерного эволюционного эксперимента, примерно 40 миллионов поколений. За эти поколения асимметрия щетинок не привела к их потере. Мы смогли верифицировать далеко идущую гипотезу.

Это обозначает, что асимметрия щетинок связана с ошибками воспроизводства программы, изначально направленной на создание симметричного животного. А также она обозначает, что степень ошибочности исполнения этой программы была настроена еще 40 миллионов поколений назад, потому что ошибки копирования, асимметрия проявляются в тех же щетинках, что и у современных клещей. И в этой части сенсорного вооружения неважно, будет ли оно симметричным или нет.

Иногда ископаемые позволяют разобраться с таксономической путаницей в современном материале. Так ученые изучили описанный почти век назад род Scutoribates и выяснили, что почти за сто лет, которые прошли со времени его первого описания, были описаны еще два рода с другими именами в разных семействах, но которые были основаны на его ближайших родственниках. Пришлось уничтожить эту номенклатурную путаницу. А заодно выяснилось, что Scutoribates, который раньше считался тропическим элементом балтийской фауны, живет сейчас в умеренных лесах. А это значит, что среди балтийских клещей у нас нет настоящих тропических форм.

Рекомендуем по этой теме:
Видео
9740 3
Панцирные клещи

В балтийском янтаре довольно много тропических насекомых. Это одна из загадок балтийского янтарного леса. Там даже в отдельных фрагментах смолы, то есть точно одновременно и из одного места, могут находиться муравьи. Сейчас они живут в тропиках, а их родственники — в холодных широтах с отрицательными зимними температурами. Никто не понимает, как сочетается такое несочетаемое.

Прибегают довольно часто к идее, что этот лес был горный. Но даже в таком случае в единственной капле смолы не должны одновременно оказаться животные из верхнего и нижнего горных поясов. Тем более нет подходящих гор в соответствующем времени в этой части Европы.

Палеонтология клещей возвращает и к изучению современных животных. Интересно увидеть эволюционный эксперимент, в котором бы заставили эволюционировать один из видов клещей, потому что неясно, каким образом переключается эта стабилизирующая программа, которая может работать десятки миллионов поколений. Ведь 60 тысяч описанных видов и около полумиллиона неописанных — это огромное разнообразие. Когда-то оно должно было эволюционировать. Но что же переключает клещей с программы стабилизации на диверсификацию и рост разнообразия?

По части ископаемого материала очень любопытно было бы найти предков. Найти древнего хелицерового монстра, облепленного яйцами клещей и вылупляющимися шестиногими личинками, — это несбыточная мечта. Ученым хочется обнаружить представителей паразитиформных клещей, которые жили в еще более давнее время, например сто с небольшим миллионов лет назад. Интересно, что и среди акариформных клещей есть группы, считающиеся средними по современному материалу и возрасту, но появляющиеся позже всех.