وقتی کارولین چابو در مورد سوسک های محافظ صحبت می کند، چشمانش روشن می شود. مانند سنگ های قیمتی، آنها در رنگ های روشن بی شماری هستند: آبی براق، قرمز، نارنجی، سبز برگ و شفاف با لکه های طلایی. آنها متعلق به یک گروه 40000 گونه ای از سوسک های برگ، Chrysomelidae، یکی از گونه های غنی ترین شاخه های راسته سوسک های غول پیکر Coleoptera هستند. او می‌گوید: «شپشک‌ها، سوسک‌های شاخ بلند و سوسک‌های برگ وجود دارند. “این واقعاً سه گانه ای است که بر تنوع سوسک ها غالب است.”
چابو، حشره‌شناس در دانشگاه نبراسکا در لینکلن، مدت‌هاست که به این فکر می‌کند که چرا پادشاهی زندگی تا این حد بر سوسک‌ها متمرکز شده است: حیوانات قوی حدود یک چهارم از همه گونه‌های جانوری را تشکیل می‌دهند. بسیاری از زیست شناسان برای مدت طولانی به این فکر می کردند. چابو خاطرنشان می کند: «داروین یک کلکسیونر سوسک بود.
از حدود یک میلیون گونه حشره نام برده شده روی زمین، حدود 400000 سوسک هستند. و اینها فقط سوسک هایی هستند که تاکنون شرح داده شده اند. دانشمندان معمولاً هر سال هزاران گونه جدید را توصیف می کنند. پس چرا این همه گونه سوسک؟ چابو می گوید: «ما پاسخ دقیق را نمی دانیم. اما سرنخ هایی در حال ظهور هستند.
یک فرضیه این است که تعداد آنها بسیار زیاد است، زیرا آنها برای مدت طولانی وجود داشته اند. دوان مک کنا، زیست شناس تکاملی و حشره شناس از دانشگاه ممفیس در تنسی می گوید: «سوسک ها 350 میلیون سال سن دارند. این یک دوره زمانی طولانی است که طی آن گونه های موجود می توانند به دودمان ژنتیکی جدید و متمایز تقسیم شوند. برای مقایسه: انسان های امروزی فقط برای حدود 300000 سال وجود داشته اند.
با این حال، تنها به این دلیل که گروهی از حیوانات پیر هستند، لزوماً به این معنی نیست که گونه های بیشتری دارند. برخی از گروه های بسیار باستانی گونه های بسیار کمی دارند. به عنوان مثال، کولاکانت ها حدود 360 میلیون سال است که در اقیانوس ها شنا می کنند، در اوج حدود 90 گونه وجود دارند و سپس به دو گونه زنده ای که امروزه شناخته می شوند کاهش یافته اند. به همین ترتیب، خزنده مارمولک مانند، مارمولک پل، تنها عضو زنده از دسته خزندگان باستانی که زمانی متنوع در سطح جهانی بود، حدود 250 میلیون سال پیش پدید آمدند.
توضیح احتمالی دیگر برای تنوع سوسک ها این است که آنها نه تنها قدیمی هستند، بلکه به شدت انعطاف پذیر هستند. کریستین بزا-بزا، محقق فوق دکتری در دانشگاه مینه سوتا می گوید: «آنها حداقل از دو انقراض دسته جمعی جان سالم به در بردند. مطالعه‌ای در سال ۲۰۱۵ که از سوسک‌های فسیلی برای بررسی انقراض‌های مربوط به دوره پرمین، ۲۸۴ میلیون سال پیش استفاده کرد، به این نتیجه رسید که فقدان انقراض ممکن است حداقل به اندازه تنوع در توضیح تنوع زیستی سوسک‌ها مهم باشد. نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که حداقل در دوره‌های گذشته، سوسک‌ها توانایی قابل‌توجهی در تغییر محدوده خود در واکنش به تغییرات آب و هوایی نشان داده‌اند، و این ممکن است انعطاف‌پذیری آنها را در برابر انقراض توضیح دهد.
معمای تنوع سوسک ها با این واقعیت پیچیده می شود که برخی از شاخه های درخت خانواده سوسک دارای گونه های بسیار بیشتری نسبت به سایرین هستند. به عنوان مثال، سوسک‌های سرگینی که زندگی خود را با غلتاندن گلوله‌های مدفوع به شکل زیرکانه می‌گذرانند، تنوع متوسطی دارند. بوم شناس جامعه می گوید: “این خانواده شامل حدود 8000 گونه است، بنابراین گروه بزرگی نیست.” خورخه آری نوریگا در دانشگاه ال بوسکه در بوگوتا، کلمبیا.
در مقابل، ابرخانواده Chrysomeloidea که شامل سوسک‌های شاخ بلند و برگ‌دار می‌شود، شامل 63000 گونه است، در حالی که گروه Buprestidae، گروهی از سوسک‌های فلزی چوبی و برگ‌بر که به دلیل رنگ‌های رنگین کمانی‌شان به سوسک‌های جواهر نیز معروف هستند، حدود 15000 گونه را شامل می‌شود.
مک‌کنا می‌گوید، این طیف وسیع تنوع در غنای گونه‌ای بین دودمان سوسک‌ها به این معنی است که «هیچ توضیح واحدی واقعاً برای هیچ گروه خاصی صدق نمی‌کند». با این وجود، یک الگوی واضح در میان سوسک‌های گیاه‌خوار در حال ظهور است – که حدود یک چهارم از همه گونه‌های سوسک را تشکیل می‌دهند. مک‌کنا و همکارانش بر اساس تحلیل‌های ژنتیکی دودمان‌های مختلف سوسک‌ها شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهد یکی از عوامل مهم که تنوع سوسک‌ها را تقویت می‌کند، تنوع گیاهان گلدار در دوره کرتاسه است.
در طول دوره کرتاسه، که حدود 145 میلیون سال پیش آغاز شد، انفجار گونه های گیاهی گلدار جدید در سطح زمین پخش شد و بسیاری از زیستگاه های مختلف را مستعمره کرد. امروزه گیاهان حدود 80 درصد از جرم حیات روی زمین را تشکیل می دهند. استفاده حداکثری از گیاهان برای غذا، یک استراتژی اکولوژیکی است که به گسترش نه تنها سوسک ها، بلکه گیاهخواران نیز کمک کرده است. گونه هایی مانند مورچه ها، زنبورها، پرندگان و پستانداران.
مک‌کنا دریافته است که متنوع‌ترین دودمان‌های سوسک‌های گیاه‌خوار دارای طیف شگفت‌انگیزی از ژن‌ها هستند که هضم گیاهان را امکان‌پذیر می‌کنند. بسیاری از این ژن ها آنزیم هایی را رمزگذاری می کنند که به شکستن دیواره های سلولی گیاه برای دسترسی به قندهای ذخیره شده در ترکیبات سخت هضم مانند سلولز، همی سلولز و پکتین کمک می کنند. مک‌کنا می‌گوید: «نسب‌های این ژن‌ها آنهایی بودند که بسیار موفق بودند.
این ژن ها سازگاری های پیچیده ای بودند که قسمت های غیرقابل هضم گیاه را به غذا تبدیل می کردند. آنها به سوسک‌های گیاه‌خوار اجازه دادند تا بیشتر و انواع مختلفی از گیاهان را بخورند، که به نوبه خود به حشرات اجازه داد تا در زیستگاه‌های جدید گسترش یابند و طاقچه‌های اکولوژیکی جدیدی را اشغال کنند. با گسترش جغرافیایی سوسک‌های گیاه‌خوار و اتخاذ رژیم‌های غذایی و شیوه‌های زندگی متفاوت، تفاوت‌های ژنتیکی بین آنها افزایش یافت و منجر به پیدایش گونه‌های جدید شد.
به دلایلی که مشخص نیست، برخی از گونه‌های سوسک‌های گیاه‌خوار ژن‌های گوارشی خود را در طول تکامل خود از دست دادند، از جمله ژن پکتیناز، آنزیمی که تجزیه پکتین را ممکن می‌سازد. بوم‌شناس تکاملی حسن سالم از موسسه زیست‌شناسی ماکس پلانک در توبینگن توضیح می‌دهد که برخی از سوسک‌ها استراتژی گیاه‌خواری متفاوتی را برای جبران ایجاد کردند: آنها با شرکای باکتریایی – به اصطلاح همزیست‌ها – روابطی ایجاد کردند که از هضم گیاه نیز پشتیبانی می‌کنند.
برای برخی از سوسک‌ها، این میکروب‌های همزیست خاص به ابزاری جایگزین برای نگهداری گیاهان در فهرست غذایی تبدیل شدند و تعداد زیستگاه‌هایی را که گونه‌های جدید می‌توانند در آنها تکامل یافته و رشد کنند، افزایش دادند. به عنوان مثال، در اکثریت قریب به اتفاق گونه‌های سوسک محافظی که گروه Salem مطالعه می‌کنند، این آنزیم ژنتیکی کدگذاری شده نیست که پکتین را تجزیه می‌کند، بلکه یک همزیستی باکتریایی است. سوسک‌ها باکتری‌ها را از مادرشان دریافت می‌کنند: هر بار که یک ماده تخم‌گذاری می‌کند، یک کپسول حاوی میکروب‌ها را نیز از خود به جای می‌گذارد. جنین سوسک محافظ در تخم رشد می کند و سپس به داخل کپسول فرو می رود تا همزیست را حدود یک روز قبل از جوجه ریزی هضم کند.
سالم می‌گوید: «این اولین چیزی است که او در زندگی‌اش با آن مواجه می‌شود… بنابراین این یک ارتباط بسیار نزدیک است. زمانی که سالم و تیمش به طور آزمایشی کپسول های میکروبی را از لاروهای در حال رشد حذف کردند، سوسک های بالغ و بدون میکروب به دلیل دسترسی نداشتن به پکتین در سلول گیاهی، میزان مرگ و میر بالایی داشتند.
علاوه بر آسان‌تر کردن هضم گیاهان، برخی از میکروب‌های مرتبط با گیاهان ممکن است با محافظت از سوسک‌ها در برابر شکارچیان، راه را برای تنوع سوسک‌ها هموار کرده باشند. در سوسک برگ سپر آلترنانس چلیمورفا، به عنوان مثال یک قارچ به نام فوزاریوم – معمولاً در محصولاتی مانند موز و سیب زمینی شیرین یافت می شود – در طول دگردیسی روی سطح شفیره سوسک رشد می کند. آیلین براساتگی، زیست‌شناس تکاملی در موسسه زندگی و محیط زیست آمستردام در هلند می‌گوید: «ما نشان دادیم که اگر قارچ‌ها را حذف کنید، مورچه‌ها به راحتی آنها را پیدا کرده و از آنها تغذیه می‌کنند. فوزاریومبه عبارت دیگر، آنها می توانند از سوسک ها در برابر شکارچیان مضر محافظت کنند، دامنه آنها را بیشتر گسترش دهند و تنوع را امکان پذیر کنند.
براساتگی اضافه می کند که بسیاری از سوسک های پوستی مانند سوسک های آمبروزیا نیز تحت تأثیر فوزاریوم قارچ، اما به روشی متفاوت. سوسک ها قارچ ها را از درختی به درخت دیگر در جیب های مخصوصی به نام میکانژیا حمل می کنند. هنگامی که عفونت قارچی درخت در جریان است، سوسک ها خود را با یک جشن قارچی پذیرایی می کنند.
انطباق با این نوع کشاورزی – کاشت هاگ هایی که غذا تولید می کنند – به گونه های سوسک کمک کرده تا به زیستگاه های جدید گسترش یابند. براساتگی می گوید: «آنها تکه کوچکی از لانه خود را برمی دارند و سپس به سمت درخت جدیدی پرواز می کنند، جایی که لانه خود را می سازند، قارچ جدید می کارند و این باغ جدید را ایجاد می کنند. این روش که قارچ‌کشی نامیده می‌شود، هفت بار به‌طور مستقل در سوسک‌های آمبروزیا تکامل یافته است. تصور می‌شود که تکامل گونه‌های جدید سوسک‌ها به واسطه روابط سودمند دوجانبه با این قارچ‌ها شکل گرفته است – بخشی از یک تاریخ 50 میلیون ساله که در آن حشراتی مانند مورچه‌ها، موریانه‌ها و سوسک‌های آمبروزیا به‌طور مستقل تکامل یافته و به پرورش دهندگان قارچ تبدیل شده‌اند. به مقاله ای در سال 2005 در مجله آمریکایی … گزارش سالانه اکولوژی، تکامل و سیستماتیک.
سوسک‌های گیاه‌خوار نوآوری‌های دیگری را توسعه داده‌اند که ممکن است به آنها اجازه داده باشد تا نسبت به سایر گروه‌های سوسک گونه‌دار شوند. او می‌گوید، برای مثال، برای سوسک‌های برگ، چابو، به‌عنوان مثال، پیدایش سپرهای مدفوعی – ساختارهایی که از فضولات و پوست ریخته شده خود سوسک ساخته شده‌اند – که در فسیل‌ها ثبت شده‌اند، «هم‌زمان با گسترش عظیم گونه‌ها بود». بیشتر سوسک‌های سپردار حیواناتی منفرد هستند، اما برخی به صورت گروهی زندگی می‌کنند و خود را در شکل‌هایی قرار می‌دهند که از آنها در برابر شکارچیان محافظت می‌کند. چابو می گوید که سپر مدفوع ممکن است به سوسک ها کمک کرده باشد تا به زیستگاه های بازتر حرکت کنند.
سوسک‌های همه گروه‌ها چه از گیاهان تغذیه کنند و چه غذاهای دیگری مانند مردار مصرف کنند، مجموعه‌ای از ابزارها را برای حل بسیاری از مشکلات مختلف ایجاد کرده‌اند. مک‌کنا می‌گوید از این نظر، سوسک‌ها یک عالم کوچک از درخت زندگی هستند.
اگرچه سوسک‌ها انعطاف‌پذیر هستند، اما نمی‌توانیم بقای آنها را بدیهی بدانیم. جمعیت حشرات در بسیاری از نقاط در حال کاهش است – بزا-بزا می گوید: “بله، سوسک ها بخشی از آن هستند.” او می‌افزاید که چگونه آنها از تأثیر انسان‌ها جان سالم به در خواهند برد، «یکی از سؤالات کلیدی در حال حاضر» است، اگرچه شرط می‌بندد که سوسک‌ها در زمین «طولانی‌تر از انسان‌ها» خواهند بود.
بزا-بزا در حالی که اسرار علمی را در جزایر جنگل ابری آمریکای مرکزی که در آن کار می کند مطالعه می کند، علاقه خاصی به این دارد. اوگیس پولیتوسگونه ای از سوسک که روی تنه های پوسیده درختان زندگی می کند و از آنها تغذیه می کند. او می‌گوید: «این فقط در کوه‌های نزدیک شهر من رخ می‌دهد. “بنابراین او به من یادآوری می کند که از کجا آمده ام … و این جواهرات همه جا هستند.”
یادداشت سردبیر: این داستان در 9 آوریل 2024 برای تصحیح املای Buprestidae به روز شد.
