Северные комары приспособились к более холодным зимам по сравнению со своими южными собратьями. Это новое свидетельство быстрой местной адаптации может иметь значение для усилий по борьбе с распространением этого инвазивного вида, который считается «компетентным переносчиком» многочисленных патогенов, имеющих отношение к человеку, включая вирусы Зика, чикунгунья и денге. Работа опубликована в августе.
21 номер журнала прикладной экологии.
«Все это произошло в течение 30 лет», – сказал биолог Ким Медли, директор Исследовательского центра Тайсона и первый автор нового исследования. "Этот переносчик болезни быстро эволюционировал и адаптировался к США.
Тот факт, что это произошло на пределе ареала, может указывать на то, что у этого вида есть потенциал для продолжения ползания дальше на север."
Комары реагируют на сокращение дней, сигнализирующих о наступлении зимы, откладыванием яиц диапаузы – буквально, яиц с задержкой развития.
Эти особые яйца содержат оплодотворенный эмбрион, который находится в состоянии почти спячки и имеет очень медленный метаболизм. Результат похож на капсулу времени от комаров.
Способность производить яйца, которые ждут вылупления, не новость.
Этот метод помогает комарам пережить зимние холода, но он работает и в засушливых условиях. Все комары откладывают яйца в стоячей воде или рядом с ней, а личинки должны вылупляться в стоячую воду. Но они могут выжить, высыхая между ними.
Тем не менее, яйца диапаузы отличаются от обычных яиц. Предыдущие исследования показали, что северные комары откладывают больше яиц в диапаузе, чем их южные собратья. Чего исследователи не знали, так это того, как эти яйца на самом деле работают в тех условиях, в которых они подготовлены к работе.
Для этого нового полевого эксперимента Медли и ее команда, включая Кэти М. Вестби, научный сотрудник исследовательского центра Тайсона, собрал живые яйца и личинки комаров в городах, расположенных недалеко от центра ареала, в который они вторглись (Хантсвилл, штат Алабама).; Мейкон, штат Джорджия.; Бофорт, S.C.), а также от примерного северного края их U.S. диапазон (Пеория, Иллинойс.; Колумбус, Огайо; и Гаррисберг, Пенсильвания.Исследователи вылупили и выращивали этих комаров и их последующие поколения партиями в лаборатории.
Тогда пришло время простудиться. Исследователи подвергли комаров более короткому свету, чтобы сигнализировать о наступлении зимы. Они собрали яйца диапаузы, которые производят комары, а затем отправили партии яиц, чтобы выдержать настоящие зимы в четырех разных местах: на полях на северной окраине и в центре их нынешнего ареала; в лаборатории с контролируемым климатом, которая представляет «оптимальные» зимние условия на территории обитания комаров в Японии; и на крайнем севере в Висконсине, явно за пределами установленного в настоящее время ареала комаров.
После того, как эта настоящая зима прошла, исследователи вернули яйца в лабораторию и вылупили их.
«Мы посчитали все яйца, чтобы узнать, сколько яиц пережило зиму во всех этих местах», – сказал Медли. «Мы узнали, что яйца диапаузы северных комаров пережили северные зимы значительно лучше, чем яйца южных комаров.
«Зимой южного хребта все хорошо себя чувствовали», – сказала она. "Они выступили примерно одинаково."То же самое было и с теми, кто находился в камере с оптимальными условиями. Что касается Висконсина?
Хорошо …
«Никто не пережил ту зиму в Висконсине», – сказал Медли.
Хотя условия Висконсина слишком суровы для этих комаров – по крайней мере, на данный момент – Медли особенно интересуют изменения, которые она наблюдает на самом краю того, что можно выжить.
«Эти северные комары производят намного больше яиц в диапаузе», – сказал Медли. "Теперь мы знаем, что эти яйца намного лучше зимой."
То, что Медли и ее команда узнали, важно не только для этого вида, но и для экологов, изучающих, как животные адаптируются к новым условиям и расширяют границы своего исторического ареала.
«Основываясь на теории, мы ожидаем, что популяции в пределах ареала будут небольшими, они будут фрагментированы, а генетическое разнообразие в них будет низким», – сказала она. "Считается, что у этих групп населения не будет демографической и генетической устойчивости, чтобы адаптироваться, поэтому они остаются в этом состоянии дезадаптации.
«Это может быть не так с этим видом», – сказал Медли.