Как города способствовали процветанию фонарниц в США

Согласно геномному анализу инвазивных насекомых в США и их родном Китае, пятнистые фонарницы приспосабливаются к условиям городской жизни, таким как жара, загрязнение окружающей среды и пестициды. Результаты исследования, опубликованные в Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, показывают, как урбанизация может способствовать распространению пятнистых фонарниц в новых условиях.

«Города могут выступать в роли эволюционных инкубаторов, которые помогают инвазивным видам лучше справляться с такими факторами, как жара и пестициды, что, в свою очередь, помогает им адаптироваться к новым условиям», — говорит Фэллон Менг, аспирантка биологического факультета Нью-Йоркского университета и первый автор исследования.

Инвазивные виды, такие как пятнистая фонарница, могут наносить серьезный ущерб экосистемам, угрожая местным растениям и животным, а также причиняя вред окружающей среде и экономике.

По оценкам специалистов, пятнистые фонарницы могут нанести ущерб виноградникам в штате Нью-Йорк на миллионы долларов. Изучение их генома может пролить свет на то, как пятнистые фонарницы так успешно распространились на северо-востоке США за последнее десятилетие.

Исследователи из Нью-Йоркского университета в Нью-Йорке и Шанхае использовали полногеномное секвенирование для анализа ДНК пятнистых фонарниц как в их родном Китае (в городских и сельских районах Шанхая), так и в США (в Нью-Йорке, Коннектикуте и Нью-Джерси).

Ученых давно интересует вопрос, почему некоторые инвазивные виды так успешно распространяются в новых условиях, несмотря на то, что новые популяции вырастают из небольшого количества особей, попавших туда, например, с грузом, перевозившимся в новое место.

После таких «узких мест» генетическое разнообразие популяций значительно снижается, но некоторым из них все же удается закрепиться и распространиться. Это явление получило название «генетический парадокс инвазии».

Сравнив геномы фонарниц из Китая и США, исследователи подтвердили, что фонарницы в США гораздо менее генетически разнообразны, чем их собратья в Китае.

«Мы обнаружили значительное снижение генетической вариативности — американские фонарницы генетически сгруппировались в одну большую популяцию, — но, несмотря на это, они всё ещё адаптируются к местному климату», — сказал Энтони Снид, научный сотрудник Нью-Йоркского университета и соавтор исследования.

В США фонарницы генетически схожи в пределах 200 километров друг от друга. Вероятно, это связано с недавним появлением вида, неоднократным сокращением численности популяций, что привело к снижению генетического разнообразия, а также к сохранению связей между популяциями.

«Поскольку эволюция происходит на протяжении многих поколений, для накопления генетических различий может потребоваться гораздо больше времени», - объясняет Снид.

Напротив, фонарниц, обитающих в городских и лесных районах Шанхая, наблюдались явные генетические различия - даже на расстоянии всего 30 - 40 километров друг от друга. Возможно, это связано с тем, что фонарницы не очень хорошо летают.

«Фонарницы обитают только в пределах своего естественного ареала. Они умеют летать, но, как правило, не перемещаются на большие расстояния, потому что зависят от определенных деревьев-хозяев, таких как хлебное дерево, и нуждаются в постоянном питании с помощью своего колющего ротового аппарата», - объясняет Менг.

Исследователи также использовали геномные данные в программе для демографического моделирования, чтобы реконструировать историю распространения фонарниц на новых территориях.

Моделирование выявило три «узких места», два из которых совпадают с результатами других исследований: фонарницы, вероятно, попали в Южную Корею из Китая в 2004 году, а в Пенсильванию - через Южную Корею в 2014 году. Однако исследователи обнаружили и третье, ранее неизвестное «узкое место», возникшее более 170 лет назад, в период стремительной урбанизации Шанхая.

Изучая генетические различия между фонарницами из городских и сельских районов, исследователи обнаружили, что адаптация к городской среде может стать ключом к пониманию «генетического парадокса инвазии» для пятнистой фонарницы.

У городских фонарниц как в Китае, так и в США произошли изменения в генах, связанных с реакцией на стресс, что, возможно, позволяет насекомым выживать в более жарких городских условиях, а также с детоксикацией и метаболизмом, которые важны при воздействии пестицидов и загрязняющих веществ. Это позволяет предположить, что адаптация к городской среде в Китае помогла фонарнице приспособиться и к другим городским условиям.

«Мы считаем, что эти различия могут указывать на то, как фонарницы приспособились выживать в жарких, загрязнённых городах с высоким содержанием пестицидов - и не только в их родном Китае, но и в США, что может способствовать их распространению и создавать новые потенциальные проблемы с контролем их численности в будущем», - сказал Менг.

«Интересно, что наша собственная городская инфраструктура может способствовать инвазии не только потому, что люди перемещают организмы в процессе торговли, но и потому, что наше присутствие может подтолкнуть организмы к адаптации и сделать их инвазивными», — отметил Снид.

Основываясь на полученных результатах, исследователи призывают природоохранные организации и специалистов по борьбе с инвазивными видами учитывать роль, которую могут играть города. Например, отслеживать скопления яиц в городах, разнообразить применение пестицидов и обновлять карты рисков инвазии, учитывая, что светлячки распространяются на север, в более холодный климат США.

«В нашем все более урбанизированном мире мы должны изучать инвазивные виды и урбанизацию как взаимосвязанные части единого целого. Эти два основных аспекта глобальных изменений слишком часто исследуют по отдельности, но их воздействие может усиливать друг друга неожиданным образом, как в случае с пятнистыми фонарницами, — сказала Кристин Уинчелл, профессор биологии в Нью-Йоркском университете и старший автор исследования. -Такой подход может стать ключом к пониманию того, почему пятнистые фонарницы так быстро распространились и как лучше всего прогнозировать биологические инвазии и бороться с ними».

Источники:

Fang Meng и др. Города как эволюционные инкубаторы для глобального распространения пятнистого древоточца, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2026). DOI: 10.1098/rspb.2025.2292. doi.org/10.1098/rspb.2025.2292

https://phys.org/news/2026-02-cities-primed-lanternflies.html

Источник: phys.org

Комментарии: