Mimikry tropických brouků z čeledi dlouhoústcovitých (Coleoptera, Lycidae), kteří využívají výstražné zbarvení jako ochranu před predátory, studoval s podporou Grantové agentury ČR tým zoologů z Českého institutu pokročilých technologií a výzkumu (CATRIN) Univerzity Palackého v Olomouci vedený Ladislavem Bocákem. Díky genetickým analýzám získal informace o evoluci výstražného signálu a o diverzitě této skupiny.

Mimikry je jedním z nejvíce studovaných evolučních fenoménů a zahrnuje napodobování výstražných signálů mezi chráněnými a případně nechráněnými organismy. Základním modelem jsou interakce mezi některými druhy motýlů a ptáky v Jižní Americe. Jiný hmyz je v evolučních studiích často opomíjen. Olomoučtí vědci si tedy jako model zvolili velice rozmanitou skupinu tropických brouků, aby rozšířili znalosti o evoluci mimikry.

 „Vycházeli jsme z třicetiletých terénních zkušeností a materiálu nasbíraného v celých tropech, zejména v horách, kde na omezeném území interaguje vysoký počet aposematicky, tedy varovně zbarvených druhů. Současné metody sekvenování DNA nám umožnily založit náš výzkum na robustní fylogenezi a molekulární inventarizaci diverzity. Díky takovému přístupu můžeme studovat velké a komplexní biologické systémy a formulovat hypotézy o procesech, které řídí evoluci mimetických vzorů,“ uvedl hlavní řešitel grantu Ladislav Bocák.

Entomologové z CATRIN použili fylogenomiku a Sangerova data k vytvoření hypotéz o evoluci čeledi dlouhoústcovitých. Definovali hlavní linie a vnitřní vztahy ve studované skupině, která obsahuje 4200 druhů. Pomocí fylogenetiky zjistili, že předci dnešních druhů jako varovný signál využívali nápadně zbarvený štít a krovky, ovšem obě části těla byly zbarvené stejně, dříve žlutě, později červeně. Nyní dominantní barevné vzory, jako dvoubarevné krovky nebo kontrast mezi odlišně zbarvenými krovkami a štítem, vznikly později a teprve poměrně nedávno se ve skupině vyvinuly složité pruhy, které k barevnému signálu přidaly i rozdíly v uspořádání různě zbarvených částí těla.

„Ukázali jsme trend ke zvětšující se barevné vzdálenosti mezi kořistí a pozadím a opožděný vznik vnitřního kontrastu mezi světlými a tmavými částmi těla. Zjistili jsme, že ačkoliv evoluce zvyšuje efektivitu výstražného signálu, tak některé druhy si zachovávají původní signál i v komunitách dominantně tvořenými druhy s vysoce kontrastními vzory. Kromě genetických omezení narušuje evoluci sdíleného výstražného zbarvení i migrace nových, jinak zbarvených druhů do společenstev. Přežití migrujících druhů závisí nejen na počtu jedinců, ale také na síle jejich výstražného signálu a schopnosti predátorů reagovat na velký počet signálů v komplexních společenstvech,“ objasnil spoluřešitel projektu Michal Motyka.

Autoři dále zkoumali, zda druhy mohou na složitou situaci v interakcích s predátorem reagovat polymorfismem, tedy přizpůsobením se podmínkám na různých lokalitách nebo použitím odlišných signálů samci a samicemi. Proto studovali příbuznost blízkých druhů a populací metodou next-RAD sekvenování a prokázali častý vznik mimetického polymorfismu, který nebyl u této skupiny brouků dříve zaznamenán. Navíc doložili, že rozdíly ve velikosti těla samců a samic mohou být základem evoluce pohlavního dimorfismu v aposematickém zbarvení.

Tým z CATRIN staví výzkumný program na rozsáhlém terénním výzkumu a v posledních letech na spolupráci s centrem AV ČR na Papui Nové Guineji. Molekulární data pro sledování diverzity tropických brouků umožnila identifikovat zhruba 1 000 nepojmenovaných druhů. Dokladové exempláře a molekulární data umožňují spolehlivou kvantifikaci tropické biodiverzity, která je nutná pro ochranu přírody i studium možné ztráty biodiverzity v budoucnu.

Výstupy projektu byly zveřejněny ve více než 20 publikacích v zahraničních časopisech.

Zdroj: CATRIN
Autor: Martina Šaradínová
Ilustrační foto: Wikimedia Commons