Эффект бабочки

— Наталья Ивановна, насколько часто случаются открытия новых видов насекомых, как происходит этот процесс?

— Несмотря на то что это самый богатый в отношении видового разнообразия класс животных на нашей планете (известно чуть более миллиона видов), он всё ещё таит множество загадок. По оценкам некоторых учёных, мы знаем лишь одну пятую часть биоразнообразия насекомых, другие утверждают, что и того меньше — лишь десятую часть. Поэтому открытие новых видов — явление вполне закономерное.

Сегодня благодаря развитию современных методов исследований учёные могут собрать и проанализировать обширный материал, «нащупать» новые виды даже по таким стадиям развития насекомых, по которым раньше выявить их было невозможно. Значительному прорыву в их изучении способствуют современные методы молекулярной генетики, в частности, метод ДНК-баркодинга — расшифровки генов, позволяющий изучать родство организмов и прояснять их эволюцию.

Вместе с тем описание новых видов исключительно по их генетическим характеристикам не совсем приветствуется. Классическая систематика развивается не один век, базируясь на изучении морфологических признаков. К примеру, бабочек различают по внешним характеристикам (архитектуре крыла, его жилкованию, рисунку на нём) и по внутренним — строению генитальных аппаратов самцов и самок — признакам,
обусловливающим существование между видами полового барьера, который препятствует скрещиванию самцов и самок разных видов (хотя и здесь бывают редкие исключения — межвидовые гибриды).

Генетика позволяет находить новые диагностические характеристики видов, но она не изживёт классическую морфологическую систематику. И там, и здесь есть свои «подводные камни». Прогресс — в интеграции этих двух наук.

Отечественный и международный научный опыт, сложенный вместе, позволяет получать интереснейшие результаты. Например, при открытии и описании новой бабочки мы работали совместно с французскими и итальянскими учёными.

— Есть ли на подходе другие похожие открытия?

— Да, причём не нужно ходить далеко, в ту же Африку. Столько ещё всего сокрыто на родной земле!

Открытия нового могут происходить при случайном стечении обстоятельств. Так произошло и с этим новым видом микробабочки из красноярского Академгородка. Я выполняла сборы совершенно другого вида, чьи гусеницы способны в массе повреждать листья караганы, а наткнулась на неизведанный вид! Сработал «эффект бабочки» — событие одного порядка породило другое.

— А является ли Сибирь, Красноярский край «терра инкогнита» для энтомологов? Насколько хорошо описаны виды нашего региона?

— Сибирь изучена недостаточно. Если некоторые южные регионы, более досягаемые и населённые целым спектром организмов, исследованы неплохо, то северные территории до сих пор — белое пятно на зоологической карте Сибири.

Прежде всего это касается микрообъектов. То, что привлекало внимание натуралистов (например, это крупные бабочки, которых когда-то начали изучать именно из-за их красоты), описывали в первую очередь.

— А ваши моли для вас лично красивы? Когда-то я вела рубрику научных новостей в популярной сибирской газете и однажды назвала бактерии жуткими. В редакцию пришло письмо от научного сотрудника из мединститута: «Что вы, они прекрасны, приходите, я покажу вам их в микроскоп!»...

— Учёный, конечно, находит в объекте свою эстетику. Даже черви-паразиты, обитающие в теле человека, для исследователя обладают определённой красотой. Несомненно, насекомые — красивейшие и интереснейшие создания. Поражает то, как различаются между собой гусеницы и бабочки. Удивительно красивы микромоли (микробабочки), основной объект моих исследований. С необыкновенным расположением чешуек на крыльях, которое формирует определённый рисунок, отдающий серебристым или золотистым блеском, они напоминают ювелирные украшения микроскопических размеров. Необычно выглядят и повреждения — извитые серпантинные туннели, которые гусеницы некоторых видов минирующих микробабочек оставляют на листьях растений.

— С чего начинался ваш интерес к насекомым?

— Меня всегда привлекала биология. С детства. Многое было привито родителями, в значительной степени — отцом, который был и остаётся любителем природы, натуралистом. Много почерпывала из книг — бесконечных увлекательных энциклопедий, изданий о природе, подписок журналов «Юный натуралист», «Природа», «Лесное хозяйство», накопленных за долгие годы у нас дома. Ещё до окончания школы знала, что пойду изучать биологию и обязательно стану учёным.

Я окончила Красноярский государственный университет и ещё студенткой увлеклась насекомыми: меня интересовали биология и экология вредителей листьев и хвои древесных растений.

С минирующими насекомыми у меня сложились долгосрочные отношения ещё с вуза — спасибо моему университетскому наставнику, доктору сельскохозяйственных наук, профессору Ольге Викторовне ТАРАСОВОЙ, которая помогла мне выбрать путь в большую науку. В академической науке моему становлению в значительной степени способствовал мой научный руководитель, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией лесной зоологии Института леса Юрий Николаевич БАРАНЧИКОВ. Я им бесконечно благодарна за переданные знания и постоянную поддержку.

— Минёры — хорошо изученные насекомые? В чём их особенности?

— Эта экологическая группа насекомых объединяет представителей четырёх таксономических отрядов: бабочек, жуков, перепончатокрылых и мух. Минёры ведут особый, скрытоживующий образ жизни: на стадии личинки они обитают в толще листовой пластинки (редко в других частях растений), оставляя после себя специфические повреждения — мины. Я изучаю таксономическое разнообразие, трофические связи и распространение минёров Сибири и Дальнего Востока России.

В Европе исследования минёров ведутся уже больше века: там составлены тома, целые библии по минирующим насекомым. Тем не менее и при хорошей изученности энтомофауны Европы пять лет назад мы смогли обнаружить в Альпах новый для науки вид минирующей моли. Достаточно подробно исследованы минирующие моли в Японии. Дальневосточная фауна насекомых имеет много общего с фауной японских островов, так что здесь целое поле для совместных исследований.

— Объект вашего исследования является угрозой для растений? «Насекомые-вредители» — это сочетание мы знаем с детства. Это действительно серьёзная проблема?

— Существует чёткое представление, какие организмы считаются вредоносными: те, степень ущерба от деятельности которых превышает некий экономический порог. Вредителями являются только те виды насекомых, которые могут размножаться в массе и причинять заметный ущерб лесному или сельскому хозяйству, вплоть до потери лесов и урожаев. Другая категория — декоративные вредители: они не приводят растения к гибели, но существенно портят их облик в городах и посёлках. В совокупности вредоносных видов меньшинство — до 5 % от всего известного числа видов насекомых на планете.

— А если взять, например, тополёвую моль-пестрянку, которая повреждает городские насаждения, — это серьёзный вредитель?

— Тополёвая моль-пестрянка — насекомое с «взрывным характером». Во время вспышек массового размножения этот вид наносит ущерб тополям. После повреждения деревья восстанавливаются, но для них такие нападки моли, несомненно, стресс. Уже к середине лета такие деревья могут терять листву… Это серьёзная проблема в городе, где тополя — одна из доминирующих пород.

Кстати, люди часто путают тополёвую и платяную моль. Осенью, когда бабочки тополёвой моли-пестрянки собираются на зимовку, они забиваются в щели и пытаются проникнуть в любые помещения, а люди начинают переживать за свои шубы. Но этой моли меха не нужны.

— Стоит ли сажать тополя в городах? Кстати, один из бывших красноярских губернаторов сказал, что «тополя не деревья»… Что вы думаете по этому поводу?

— Биоразнообразие растений в городах должно быть максимальным. Монокультуры — посадки растений одного вида — опасны тем, что насекомые, способные к вспышкам массового размножения, могут их в два счёта оголить, привести к гибели. Допустим, поголовно искореним тополя и высадим вместо них липы — на них найдётся свой вредитель. А вот при большом разнообразии флоры в урбоэкосистемах казусы с массовыми повреждениями растений будут минимизированы. Это показывает и мировая практика.

— Вы работали в команде, состоящей из учёных разных стран. Насколько сложно сегодня, находясь в Красноярске, стать частью мировой науки, добиться международного признания?

— Многое зависит от желания самого исследователя сотрудничать. Большое значение, конечно, имеет знание языка. А возможностей сейчас очень много, особенно для молодых исследователей — стажировки, совместные и индивидуальные проекты. Я нарабатывала международные связи годами — благодаря научным визитам и работе по проектам в известных научных центрах Европы, международным экспедициям. Важнейшими платформами для установления таких связей являются международные научные симпозиумы, конференции — я посещаю их регулярно. Они позволяют быть в курсе самых последних научных событий.

Сегодня я вовлечена в несколько международных проектов. Один из них связан с изучением инвазивного минирующего жука-долгоносика — вредителя буковых лесов в Голарктике. Этот вид был случайно завезён из Европы в Канаду и выявлен там совсем недавно. В Европе этот вид долгоносика не особо вредит, тогда как в Канаде наносит серьёзные повреждения в искусственных и природных экосистемах и способствует гибели деревьев на значительных площадях. Совместно с канадскими учёными ведётся работа по изучению естественных врагов этого насекомого. Мы ищем безопасный агент для биологического контроля вредителя, основываясь на знаниях комплексов его паразитоидов в Европе. Для выпуска в природу в Канаде нужно, чтобы это был узкоспециализированный вид, не наносящий урон другим насекомым. Есть и множество ограничений для ввоза «биологического агента» в другой регион. Преимущества же такого биологического метода борьбы в сравнении с химическими методами очевидны.

— Какие ещё интересные исследования проводите?

— Этот год и последующие два команда отечественных исследователей под моим руководством работает над научным проектом «Тайны вековых гербарных коллекций: ретроспективный молекулярно-генетический анализ истории инвазии и поиск агентов биоконтроля вредоносной липовой моли-пестрянки в Палеарктике», получившим поддержку РФФИ. Это инновационные исследования для энтомологов, поскольку в них задействованы объекты из ботаники и привлечены средства современной молекулярной генетики.

Осознанный сбор и хранение растений в гербарных коллекциях ведётся учёными более двух с половиной столетий на разных континентах. Все эти засушенные образцы — листья древесных растений на веточках, образцы травянистых — аккуратно проэтикетированы: подписаны с указанием вида растения, даты и места сбора, имени сборщика. До эпохи Карла ЛИННЕЯ — шведского учёного, который ввёл классификацию всего живого в середине XVIII века, — гербарные образцы собирали любители природы, натуропаты и аптекари. Так, сохранились засушенные экземпляры, которым более трёх веков! Крупнейшие гербарные коллекции мира хранятся в России, в частности в Ботаническом институте РАН Санкт-Петербурга, и в странах Западной Европы. Сейчас я работаю с мировыми вековыми флористическими сборами в депозитариях Лондона.

— О чём могут рассказать древние гербарии?

— Это настоящий клондайк не только для ботаников, но и для энтомологов. Засушенные листья могут рассказать о биоразнообразии листовых скрытоживущих насекомых, об их прежних ареалах и истории их расширений.

В общем-то, в гербарные коллекции принято помещать неповреждённые листья, но малозаметные повреждения могут ускользать от взгляда сборщиков. Более того, при массовых размножениях листоядных насекомых найти целые листья трудно. У сборщиков гербария просто не остаётся выбора, в ход идут любые образцы. И такие образцы — бесценный исторический материал для энтомологов! Так, особи минёров могут быть обнаружены в своих убежищах (минах) на листьях даже по прошествии десятков и сотен лет!

Наш проект направлен на изучение исторических ареалов отдельных видов насекомых, которые два-три века назад не являлись вредителями, а сейчас распространились по всей территории Евразии. Один из них — липовая моль-пестрянка, вид, который ранее был известен исключительно в Японии, Корее и на Дальнем Востоке России. Около трёх десятков лет назад был впервые выявлен в Московской области. Сегодня он есть практически везде в Европе и даже в Сибири, несмотря на то, что здесь ареал липы очень фрагментарный, к нашему времени сохранились лишь отдельные липовые рощицы — реликты, дошедшие до нас со времён последнего ледникового периода.

Что происходило с этим видом моли, откуда он распространился и почему неизвестен в качестве вредителя в первичном ареале, в Восточной Азии, но стал им во вторичном — любопытнейшие научные вопросы. Для поиска ответов мы и обратились
к гербарным коллекциям.

Найденные останки насекомых в минах на листьях растений — уникальный исторический материал, который можно исследовать с помощью современных молекулярно-генетических методов.

Новые технологии секвенирования ДНК (Next generation sequencing) сегодня позволяют работать с деградированной — повреждённой временем — ДНК. Словом, мы находим в гербариях очень ценные свидетельства исторических событий.

— Останки насекомых, которые вы находите на древних листьях, можно изымать из коллекций?

— Это строго регламентированная процедура. Старинные гербарные коллекции хранятся в музеях и крупных научных институтах. Для доступа к ним требуется получение официального разрешения, а для взятия образцов — сбор дополнительных документов. Одна из крупнейших в мире коллекций хранится в лондонском Музее естествознания, и мы оформляли бумаги для доступа к ней почти два месяца, готовили проект, описывающий в деталях суть исследования, методику сбора. Для исследователя открывают архив, снабжают необходимыми инструментами — бинокуляром, фототехникой... За тем, как проводится процедура изъятия исторических образцов насекомых из тканей листьев, следит куратор коллекции. После генетических исследований останки насекомых возвращаются в музей.

— Гербарии собирали с древности, а обращали ли натуралисты прошлого внимание на тех же минёров?

— Да, необычность повреждений, оставленных минёрами на листьях растений, привлекала внимание любителей природы более трёх веков назад. Появление мин на листьях растений, как и многие неизвестные явления в те времена, связывали с колдовством. Например, европейский естествоиспытатель Йоханн БЕКМАНН в своей брошюре о «змеевидных фигурах на листьях» от 1681 года говорил, что фигуры оставляли «червячки», которые появлялись «из-за густого зловонного тумана и необычно тёплых зим». Скорее всего, он описывал следы повреждения гусениц яблонной минирующей моли, которая получила своё видовое название Lyonetia clerkella благодаря описанию вида Карлом Линнеем почти век спустя. Другой натуралист, Адам фон ЛИБЕНВАЛЬДТ, в 1692 г. опубликовал историю о мистических «змеевидных фигурах», которые после сильного дождя появились на листьях ольхи в Словении. Дело было во времена инквизиции, и в появлении фигур заподозрили «колдуна», который под пытками признался, что «вызвал дождь с помощью дьявола, намереваясь таким образом наслать мор на жителей деревни». Беднягу казнили посажением на кол. А змеевидные фигуры были не чем иным, как минами мушки Agromyza alnivora…

— Изучение гербариев — это главная ваша работа на предстоящий сезон? Планируете ли экспедиции?

— Хоть в этом году я и провожу значительную часть времени, работая с научными коллекциями в музеях, полевой сезон никто не отменял. Я не могу представить лето без полевых работ: это всегда горячая пора для изучения видового разнообразия, трофических связей насекомых, динамики их ареалов. Помимо всего прочего, в моих планах на лето — пополнение коллекций минирующих насекомых, которых мы собираем в разных регионах азиатской части России и за её пределами на протяжении 15 лет. Во время экспедиций я также собираю гербарный материал — листья с минами насекомых.

Эти собрания имеют большое значение и для меня как исследователя, и в работе со студентами. Важно сохранить эти материалы для потомков. Возможно, наши последователи найдут ещё более интересные подходы к их изучению.

Ранее собранные нами коллекции легли в основу разработанного нами сайта по минирующим насекомым Сибири. К сегодняшнему дню он содержит информацию о почти 200 видах минёров, их трофических связях в регионе, распространении, вредоносности.

— Как удаётся успевать и со сбором коллекций, и с работой по проектам, и с наполнением сайта, написанием монографий и статей?

— Я стараюсь заранее планировать определённый круг задач на день, неделю, месяц вперёд, но обстоятельства нередко вынуждают отклоняться от плана… Иногда думаю: было бы побольше времени в сутках! Мечтаю о таких приборах, которые позволяли бы записывать ход мыслей и тут же проводить анализы и расчёты.

Мы по-прежнему многого не знаем о мире, который находится буквально у нас под ногами. Но с каждым годом узнаём всё больше, совершенствуем методы и технологии исследований. Это огромный стимул идти вперёд.

Татьяна АЛЁШИНА