Тайны осиного гнезда. Причудливый мир самых недооцененных насекомых - Сейриан Самнер

class="p1">Используя метод баркодирования ДНК, при котором секвенируются фрагменты (баркоды, англ. barcodes) ДНК, ученые могут быстро установить, кто присутствовал в том или ином месте. Методы эДНК расширяют этот подход до «метабаркодирования», при использовании которого можно обнаруживать и секвенировать «баркоды» для целого ряда различных организмов. Подход оказался невероятно успешным. Например, секвенирование речной воды демонстрирует сообщество рыб, бактерий, птиц и ракообразных, которые передвигались в ней; секвенирование крови, высосанной пиявками или комарами, позволяет определить, какие виды млекопитающих присутствуют в данном районе; а сейчас ученые секвенируют пыль[275] (Филип Пулман[276] порадовался бы) и даже воздух, чтобы определить, какие животные в нем передвигались.

В одном из первых исследований добычи ос с использованием баркодирования ДНК изучалось содержимое пищевых комков, принесенных в гнездо сборщицами корма бумажной осы (Polistes humilis) и осы-веспины (Vespula germanica), которые устраивают гнезда в одних и тех же районах Южной Австралии[277]. Ученые сопоставили результаты исследования при помощи микроскопа с идентификацией добычи через ДНК и обнаружили, что методы с использованием ДНК добавили важный пласт информации о добыче. Пищевые комки бумажных ос состояли исключительно из чешуекрылых (дневных и ночных бабочек). Это было не так уж и неожиданно, потому что фрагменты крыльев ночных бабочек и куски гусениц легко обнаруживались под микроскопом. Но анализ ДНК подтвердил, что морфологические методы не упустили ничего: в рационе этих ос были только дневные и ночные бабочки. Однако пищевые комки ос-веспин оказались значительно разнообразнее: половину добычи составляли мухи, и только 5–10 % приходилось на чешуекрылых. Добыча также включала пчел, ос, муравьев, пауков, кузнечиков, сверчков и стрекоз. Такие виды добычи, как мухи и чешуекрылые, чаще всего терялись из виду в ходе морфологической идентификации, не говоря уже о неожиданно объявившихся кусочках курицы и кенгуру, которые никто никогда не узнал бы под микроскопом!

Что касается неожиданных кенгуру, это проливает свет на более неприглядную сторону рациона общественных ос. Помимо живой добычи они питаются падалью. Разлагающиеся туши животных – это отличный источник аминокислот, липидов, белков, углеводов, витаминов и минеральных веществ, но падальщик, ищущий те или иные питательные вещества, должен хорошо разбираться в своем «материале», потому что качество этих ресурсов зависит от того, чьи это останки и насколько давно разлагаются.

Общественные осы так ловко добывают пропитание из гниющей плоти, что в Южной Америке бумажных ос Agelaia, гнездящихся там огромными колониями, называют carniceras, что в переводе с испанского означает «мясники». В ходе молекулярного анализа кишечников взрослых ос была выявлена ДНК млекопитающих; ос наблюдали за добычей белка из мертвых рептилий, свиней и крыс, а тушки птиц в результате деятельности общественных ос могут быть обглоданы до костей за несколько часов. У этого грязного секрета есть и светлая сторона: поедание падали делает общественных ос полезными участниками процессов разложения и вторичной переработки питательных веществ. Вдобавок они охотятся на яйца и личинок мясных мух, которые заселяют туши, и вносят тем самым дополнительный вклад в регулирование численности популяции мух там, где много гниющего мяса.

Секвенирование содержимого пищевых комков – это превосходный метод, но пока что довольно трудоемкий и не застрахованный от искажений, возникающих на этапе отбора проб. Приходится сидеть возле гнезда, вручную отлавливать сборщиц корма по мере их возвращения, похищать у них добычу и надеяться, что осы не примут это близко к сердцу. Количество собранных пищевых комков будет зависеть от времени суток и погодных условий во время сбора образцов учеными. Но есть и другие способы сбора ДНК добычи.

Самое замечательное в личинке осы то, что она не испражняется, пока не начнет свой метаморфоз через стадию куколки во взрослую осу. Это означает, что в кишке личинки находятся остатки всего, что она съела за свою недолгую жизнь. Таким образом, гнездо общественной осы – это великолепный набор из сотен или даже тысяч кишок, усердно занимающихся пищеварением, которые удобно распределены по отдельным личинкам и могут раскрыть тайны добычи этих насекомых, особенно если мы воспользуемся для этого некоторыми современными молекулярными технологиями.

Вот почему мы с Джорджией вытягивали кишки из осиных личинок.

В последние годы кишечники беспозвоночных стали предметом многочисленных проектов по секвенированию ДНК: путем секвенирования кишок были установлены хозяева ос-наездников и последние жертвы клещей. Но в кишечнике этих беспозвоночных содержится лишь один вид. А в кишках ос-веспин обнаружится частично переваренный коктейль видов из множества разных групп. Чем сложнее сочетание групп, которое содержит пул секвенирования, тем труднее разобраться в данных.

Методы метабаркодирования успешно применяли к кишечникам пауков – они представляют собой универсальных хищников, поскольку их паутина ловит все, что пролетает мимо. Четырнадцать гнезд, 500 кишок и несколько уколов жала позволили нам узнать, на кого охотится обыкновенная оса (по крайней мере, на юге Англии). Как и ожидалось, осы Vespula совершенно точно являются такими же неспециализированными охотниками: мы выявили ДНК пауков, жуков, мух, дневных и ночных бабочек, клопов, пчел, других ос, муравьев, кузнечиков, вшей, златоглазок, стрекоз, ручейников и сенокосцев. Все, как и ожидалось, даже сверх того: ручейников и сенокосцев до этого не выявляли среди добычи ос. Оставалось только задуматься, а есть ли кто-то такой, на кого эти осы не охотятся?

Пока мы занимались вытягиванием осиных кишок в Южной Англии, на другом конце света, где общественные осы вполне заслуженно считаются нежелательными, разрабатывался любопытный метод анализа осиного рациона. Здесь стоит сделать небольшое отступление и посочувствовать Новой Зеландии, где рацион ос Vespula вызывает некоторые проблемы.

Новая Зеландия – это страна исключительной природной красоты и родина множества видов, которые не встречаются больше нигде в мире, но, к сожалению, ее наводнило множество чужеродных видов, в том числе ос. Обычно я бы сильно завидовала тому, кто живет в местах, где так много общественных ос: Великобритания ими сравнительно бедна. Но нашим друзьям-антиподам пришлось несладко, когда к ним из Великобритании случайно завезли ос Vespula. Осы в неподходящем месте могут вызвать экологическую (и социальную) катастрофу, и причина этого кроется в их охотничьем поведении. Случай с Новой Зеландией – яркий тому пример.

Первые осы Vespula vulgaris были замечены в Новой Зеландии в 1921 году. Более того, это было первое упоминание об этом виде за пределами его европейского ареала. Но популяция окончательно закрепилась там лишь в конце 1970-х годов. За 50 лет эти захватчики полностью нарушили экологическое равновесие в одном из самых ценных местообитаний Новой Зеландии – в буковых лесах[278][279]. До появления ос эти леса изобиловали биоразнообразием, пронизанным экологическими связями – основой жизни беспозвоночных, микробов, растений, почвы и позвоночных, и главной их защитой были древние буковые деревья