Говорячи про роги тварин (навіть лише з лінгвістичних міркувань), насамперед з’являється олень, хоча справжні майстри росту ріг є серед жуків. Тисячі шестиногих представників групи Scarabaeoidea - «рогоносці», і якщо ми не поспішаємо в музеї і затримаємося над окулярами, які їм показують, може навіть здатися, що розмір, форма і положення рогів обмежена лише уявою.

може бути

Реальність, звичайно, є більш складною, ніж ця, і хоча різноманітність розширень тіла, що сприяють боротьбі за пари, безсумнівно, вражає, добре окреслено, які біологічні причини розвитку лежать в основі різноманітності, і можна здогадуватися (хоча і в цілому), що генетичні зміни призвели до появи рогів.

Хоча важко сказати напевно за відсутності викопних древніх скарабеїв, значна частина дослідників сьогодні вважає, що ця "особлива тенденція" пов'язана з тим, що загальний предок групи мабуть мав самі роги, і його нащадки модифікували цей древній Програма розвитку рогів. (наприклад, безрогі пластинчасті щупальця) навіть повністю вимкнені. (Малюнок ліворуч зображує переходи, які, імовірно, відбувались протягом мільйонів років на основі споріднених стосунків фермерів різних типів ріжків.) Одним із рушіїв трансформації, як стверджують багато, може бути статевий відбір, і.

В основному існує два типи ріжків: зокрема (парні) роги на голові та (часто непарні) роги з горла. Перший важливий етап у розвитку обох типів рогів проходить у личинок, досить швидкими темпами. Буквально за два дні до початку стадії лялечки (її ще називають стадією передчаткової шашки) зовнішній захисний шар личинки, під кутикулою, певні групи клітин епітелію (епідермісу) починають швидко ділитися. Оскільки тварині насправді тісно, ​​поки не буде видалена жорстка кутикула, органи, що утворюються під час поділу клітини, практично буквально потрапляють під кутикулу і зможуть простягнути руку лише в кінці стадії личинки (це слід сприймати як раптова повітряна куля в повітрі). ми дмухаємо, і маленький шматок пластику зім'явся до тих пір раптом стає циліндром у формі петлі). Потім матеріал, вироблений клітинами епідермісу (який, до речі, використовувався для утворення личинової кутикули з їх самих виділень), застигає в повітрі і створює зовнішній захисний шар на зіниці, щоб захистити жука, що розвивається, до кінець цього етапу розвитку.

Друга фаза, яка є критично важливою для остаточної форми рогів, вже відбувається в ляльках. На даний момент основна увага зосереджена не на зростанні, і в багатьох випадках, імовірно, із запрограмованою загибеллю клітин, роги з горла можуть в’янути (див. Пункти (c) та (d) у лівій частині наступного малюнка ). Останнє може зустрічатися у обох статей (у будь-якому випадку це рідше) або лише у самок та менших чоловіків, створюючи певну статеву подвійність (хороший приклад тому - три види онтофагів, показані нижче). Звичайно, диморфізм може бути пов’язаний і з тим, що в личинці вже не сформований жоден ріг (див. Малюнок нижче, б. Зліва), але в будь-якому випадку це не є незначним питанням, чому у однієї статі характер розвивається, а в іншої ні, або навіть більше того, як це може бути, що не кожен у даній статі буде гордим носієм рогу.

Однак перед тим, як ми підемо далі, щоб заглибитися у витоки статевого диморфізму, зупинимось на мить і спробуємо відповісти, які генетичні механізми створюють ініціації рогів у личинок. Цікаво, що це той випадок, коли дитяча наївність може дати найкращі підказки. Уявіть грубу плюшеву версію скарабея-носорога. Якщо абстрагуватися від того, що щось у наших руках представляє тварину, то можна сказати, що з циліндричного чогось стирчить 11 циліндричних предметів різного розміру: 2 пари крил, 3 пари ніг відповідно. сам ріг. І як виявляється, у випадку з комахами це насправді майже так само «просто»: кожен апендикс розвивається дуже подібним чином.

Подібність пластин із зображенням стопи та рогу також означає, що подібні гени виражаються в них у подібному порядку. Малюнок праворуч показує, що роги сегментовані тими самими генами, що й ноги комах, загалом - хоча і не з однаковим, але дуже схожим малюнком вираження. Тобто, здається цілком очевидним сказати, що під час еволюції скарабеїв, мабуть, сигнальний механізм, який раніше використовувався для формування кінцівок, був кооптований, тобто, отримавши нову роль у розвитку рогу.

Після невеликого ембріологічного обходу, давайте подивимося, що ж стоїть за статевим диморфізмом. Здається, що жуки і в цьому плані нічим не відрізняються від нас, оскільки і тут гормони викликають відмінності. Ключові гравці - інсулін та ювенільний гормон (JH).

Як і багато інших видів, ранні умови розвитку матимуть великий вплив на дорослих жуків: зазвичай личинки, що харчуються їжею, які ростуть в оптимальних умовах, стають великорогими, домінантними самцями, тоді як їхні більш жалюгідні аналоги перетворюються на субдомінантних безрогих самців. Харчування опосередковано сприяє регуляції рівня інсуліну: правильне харчування збільшує концентрацію гормону, що викликає динамічний ріст рогів. Навпаки, у недоїдаючих чоловіків (або у жінок загалом) відсутність клітинного ділення в результаті низького рівня інсуліну. JH має подібний ефект до інсуліну, і останній славиться тим, що відповідає за інші еволюційні зміни, що спостерігаються у комах (тут нічим не відрізняється, і до цього ми скоро повернемося).

Еволюційні переваги великих рогів для великих самців легко переконатися: як і у оленів, вони допомагають у жорстоких боях за самок. Але чому еволюція повністю відмовилася від маленьких самців від вирощування рогів. Відповідь може бути також такою, що, як і мурашині працівники, вони стають старанними, але не племінними членами свого населення. Але це далеко не так, оскільки ці жуки не живуть в альтруїстичних суспільствах і, відповідно, маленькі самці не відмовляються повністю від земних насолод.

У випадку з Onthophagus taurus, який вивчався досить екологічно, було виявлено саме таке: комаха, яка спочатку мешкала в Середземному морі, була завезена в Австралію та на схід США близько 1970-х років. Однак на двох нових ділянках населення почало трансформуватися кардинально протилежними способами. У той час як в американському O. taurus у менших самців також почали рости роги, у їх родичів, що мешкають у країні кенгуру, такі придатки мають лише найбільші самці.

Ці типи еволюційних змін можна порівняно легко пояснити за допомогою концентрації JH. Концентрація гормону повинна досягти критичного значення (значень) протягом періоду, коли клітини тварини, що розвивається, можуть це відчути, і якщо це станеться, у тварини виростуть роги. Однак, якщо критичне значення збільшується або зменшується (тобто змінюється чутливість генів, що активуються гормоном), або якщо "вікно" критичного періоду ковзає, частка чоловіків чоловічої статі, що бігають по цій території, буде іншою, ніж були в початковій популяції., за подібних умов.

Ну, врешті-решт, цей пост (який тривав набагато довше моїх планів) є хорошим прикладом того, як, викликаючи регуляцію механізмів, що вже є в організмі, еволюція не лише "зачарувала" нові риси в групі жуки, але воно може змінюватися і шляхом природного відбору.

Мочек, А.П. (2006) Інтеграція мікро- та макроеволюції розвитку шляхом вивчення рогатих жуків. Спадковість 97: 168-178.
Емлен, ді-джей, Сафран, Q, Корлі, LS, Дворкін, I (2006) Сигналізація про інсулін та візерунок кінцівок: шляхи-кандидати для походження та еволюційної диверсифікації «рогів» жуків. Спадковість 97: 179-191.