Мимикрия

Структурная мимикрия

Несмотря на отсутствие очевидного сходства аминокислотных последовательностей от патогена к факторам хозяина, структурные исследования показали, что мимикрия все еще может происходить на уровне хозяина. В некоторых случаях патогенные имитаторы могут обладать структурной архитектурой, которая заметно отличается от таковой у функциональных гомологов. Следовательно, белки с разной последовательностью могут иметь общую структуру, которая вызывает аутоиммунный ответ. Была выдвинута гипотеза, что эти вирулентные белки проявляют свою мимикрию через молекулярные поверхности, которые имитируют поверхности белков-хозяев (белковая складка или трехмерная конформация), которые были получены в результате конвергентной эволюции . Также было высказано предположение, что подобные белковые складки были получены путем горизонтального переноса генов , скорее всего, от эукариотического хозяина. Это также подтверждает теорию о том, что микробные организмы развили механизм сокрытия, подобный таковому у высших организмов, таких как африканский богомол или хамелеон, которые маскируются, чтобы имитировать свой фон, чтобы их не узнали другие.

Несмотря на несходную гомологию последовательностей между собственным и чужеродным пептидом, слабые электростатические взаимодействия между чужеродным пептидом и MHC также могут имитировать собственный пептид, вызывая аутоиммунный ответ в организме хозяина. Например, заряженные остатки могут объяснять повышенную скорость включения и пониженную скорость выхода конкретного антигена или могут способствовать более высокому сродству и активности по отношению к конкретному антигену, которые, возможно, могут имитировать аффинность хозяина. Точно так же выступающие выступы на дне пептид-связывающих бороздок могут создавать такие вещи, как создание C-концевых выступов в определенных пептидах, которые могут значительно усиливать взаимодействие между чужеродным и собственным пептидом на MHC. Аналогичным образом, были доказательства того, что даже грубые свойства, такие как кислотно-основные и гидрофобные / гидрофильные взаимодействия, позволяли чужеродным пептидам взаимодействовать с антителом или MHC и TCR. Теперь очевидно, что соображений сходства последовательностей недостаточно при оценке потенциальных мимических эпитопов и лежащих в основе механизмов молекулярной мимикрии. Таким образом, было показано, что молекулярная мимикрия из этих примеров возникает в отсутствие какой-либо истинной гомологии последовательностей.

Появляется все больше доказательств имитации событий, вызванных не только сходством аминокислот, но также сходством мотивов связывания с MHC. Таким образом, происходит молекулярная мимикрия между двумя распознаваемыми пептидами, которые имеют сходные антигенные поверхности в отсутствие гомологии первичной последовательности. Например, отдельные аминокислотные остатки, такие как цистеин (создает дисульфидные связи), аргинин или лизин (образуют множественные водородные связи), могут быть важны для перекрестной реактивности Т-клеток. Эти отдельные остатки могут быть единственными консервативными остатками между собственным и чужеродным антигеном, которые позволяют структурно сходным, но неспецифическим по последовательности пептидам связываться с MHC.

Защитная окраска

Как уже упоминалось выше, покровительственная окраска животных всегда имеет сходство с окружающей средой, в которой они живут. Например, пустынные ящерицы или змеи имеют желто-серую расцветку под стать растительности и почвы, а обитатели снежных районов имеет белые перья и мех. Такая маскировка животных позволяет им оставаться незаметными для врагов. Она может быть в какой-то мере одинаковой для обитателей совершенно различных природных зон. Например, для богомолов или кузнечиков, ящериц или лягушек, живущих в травянистом покрове средней зоны, характерна зеленая расцветка. Она же преобладает и у насекомых, рептилий, амфибий и даже у некоторых видов птиц тропических лесов. Зачастую защитная окраска может включать в себя рисунок. Например, бабочки-ленточницы имеют на крыльях орнамент из множества полосок, пятнышек и линий. Когда они садятся на дерево, то полностью сливаются с рисунком его коры. Еще одним важным элементом защитной окраски является эффект противотени — это когда освещаемая сторона животного имеет более темный цвет, чем та, что находится в тени. Этот принцип наблюдается у рыб, обитающий в верхних слоях воды.

Расчленяющая окраска

Расцветка многих представителей животного мира представляет собой сочетание полос и пятен, не соответствующих форме владельца, однако по тону и орнаменту сливающихся с окружающим фоном. Подобная окраска как бы расчленяет животное, отсюда и ее название. В качестве примера можно привести жирафа или зебру. Их пятнистые и полосатые фигуры практически незаметны среди растительности африканской саванны, особенно в сумерках, когда на охоту выходит царь зверей. Большой маскирующий эффект благодаря расчленяющей раскраске можно наблюдать у некоторых амфибий. Например, тело южноафриканской жабы Bufo superciliaris визуально разбито на две части, в результате это она полностью теряет свою форму. Многие виды змей также имеют расчленяющую расцветку, это делает их незаметными на фоне опавшей листвы и пестрой растительности. Кроме того, этот вид маскировки активно используют жители подводного мира и насекомые.

Мимикрия

Палочник Есть животные, которые научились подражать другим животным или предметам. Эта способность к подражанию даёт им огромное преимущество, позволяя им эффективно прятаться. Существа, подражающие неодушевлённому предмету, например, листику или сучку, могут спокойно отдыхать среди листьев и веток, не беспокоясь о своей безопасности. Животные, подражающие живым существам (это явление называется миметизм) часто подражают более опасным и более страшным животным, чем они сами. Таким образом, они защищают себя от хищников. Здесь мы представляем вашему вниманию самых лучших подражателей.

Листовидка

Бабочка «опавший лист» Это невероятное чудо эволюции невозможно обнаружить, когда оно прячется на дереве. Эти насекомые своим внешним видом поразительно напоминают листья деревьев. Они даже передвигаются наподобие листа под дуновением ветра. У некоторых листовидок есть даже неровности по краям, что делает их ещё больше похожими на листья.

Интересно:

Почему кошки любят молоко? Причины, фото и видео

Бабочка «совиный глаз»

Бабочка «совиный глаз» Подобно многим бабочкам, имеющим большие пятна в виде глаз на крыльях, «глаз» бабочки «совиный глаз» предназначен для отпугивания потенциальных хищников. На этих бабочек охотятся в основном ящерицы и лягушки. Пятна, напоминающие глаза совы помогают бабочкам спасти жизнь.

Журчалка

Журчалка Журчалки – безвредные насекомые, питающиеся нектаром и пыльцой. Многие журчалки подражают более опасным и ядовитым осам. Таким образом, они спасаются от животных боящихся ос.

В животном мире заметная окраска почти всегда оказывается недостатком. Однако яркая окраска может также служить предупреждением для потенциальных хищников.

Ярко окрашенные животные с большей вероятностью могут оказаться ядовитыми, опасными или невкусными. Многие невкусные бабочки и мотыльки окрашены в яркие предупреждающие цвета. И ярко окрашенных лягушек тоже лучше не трогать. У многих безвредных животных в процессе эволюции появилась окраска опасных животных, помогающая им избегать хищников.

Что это такое?

Слово “мимикрия” появилось в русском языке при заимствовании греческого mimikos, означающего в переводе “подражательный”. Под мимикрией принято понимать подражательное сходство по форме и окраске одного организма с другим, или с окружающей средой. Иными словами, это — внешняя схожесть менее защищенного животного с более защищенным, или сливание с окружением. Самый простой пример мимикрии — зеленая окраска насекомых.

Однако мимикрией пользуются и хищные животные, чтобы иметь возможность незаметно подкрадываться к жертве. В любом случае, мимикрия выступает в качестве способа адаптации к окружающему миру, целью которой считается продление жизни и воспроизведение большего количества потомства.

Живой организм (обычно, менее защищенный), копирующий внешность другого, называется имитатором. Тот, чью внешность копируют, получил название “модель”. Тот, кого стремятся обмануть таким способом, именуется оператором.

Виды

Имеется большое разнообразие форм мимикрии. Можно подразделить явление на сходства организмов:

По окраске. Мимикрия в этом случае выражается в слиянии организма с окружающей средой. Так, леопард имеет пятнистую шкуру, что делает его незаметным на фоне теней и бликов растительности. В данном случае эволюция отбирала животных, менее заметных в среде обитания. Муха журчалка в ходе эволюции стала удивительно похожа по окраске на осу. Такое приспособление защищает от хищников.
По форме. Листовидки приобрели сходство с листьями деревьев. Даже неровности и дырочки образовались в их теле для большей убедительности. Окраска, конечно, тоже должна быть соответствующей.
По звуку. Кроличий сыч подражает шипению змеи. Он живет в норах, где его внешний вид плохо различим. Так что одного звука достаточно, чтобы отпугнуть хищника.
По запаху. Каменный суслик наловчился намазывать свое потомство частицами кожи гремучей змеи. Для этого он находит сброшенную змеей кожу, жует ее, а затем облизывает детенышей.
По поведению. Птенцы совы сипухи не только шипят из дупла, как змеи, но и подражают ее движениям. Хищники, сунувшиеся в дупло, не рискуют жизнью, убегают от опасного места.

Таким образом, мимикрия у животных сводится к подражанию другим животным или среде обитания в целом.

Мимикрия цвета[править | править код]

Пример мимикрии цвета: кузнечик в траве

Пример мимикрии цвета: белка в листве

Изучением явления мимикрии с точки зрения эволюционной теории занимался особенно Альфред Рассел Уоллес. Самое широко распространённое и давно известное явление представляет общее соответствие, гармония в окраске животного с местом его обитания. Среди арктических животных весьма часто наблюдается белая окраска тела. У одних — в течение круглого года: белый медведь, полярная сова, гренландский сокол; у других, живущих в местностях, на лето освобождающихся от снега, бурая окраска сменяется на белую только к зиме: песец, горностай, заяц-беляк. Выгода подобного рода приспособления очевидна.

Другой пример широко распространённой охранительной или гармонической окраски наблюдается в пустынях земного шара. Насекомые, ящерицы, птицы и звери представляют здесь огромный выбор форм песчаного цвета, во всевозможных его оттенках; это наблюдается не только на мелких существах, но и даже на таких крупных, как степные антилопы, львы или верблюды. Насколько вообще подражательная окраска предохраняет от взгляда врагов, хорошо известно всякому охотнику; рябчик, вальдшнеп, дупель, куропатки могут служить примерами.

Самец прыткой ящерицы в траве

То же самое явление и в самых широких размерах представляет морская фауна: рыбы, раки и другие организмы, живущие на дне, благодаря своему цвету и неровностям поверхности тела бывают крайне трудно отличимы от дна, на котором живут; сходство это ещё усиливается в некоторых случаях способностью изменять свой цвет в зависимости от цвета дна, которой обладают, например, головоногие моллюски, некоторые рыбы и ракообразные. Это действие совершается автоматически, регулируется, чаще всего, глазной сетчаткой. Световое раздражение передаётся на пигментные клетки с расходящимися волокнами — хроматофоры, способные сокращаться, расширяться и окружаться ореолом независимо одна от другой, создавая многочисленные цветовые сочетания. Механизм подобного явления И. Лёб определил как телефотографирование образа, возникающего на сетчатке, на поверхность тела, диффузный перенос с сетчатки на кожу.

Между пелагическими животными моря, свободно плавающими всю жизнь в воде, наблюдается одно из самых замечательных приспособлений в окраске: между ними существует именно множество форм, лишённых всякого цвета, со стекловидной прозрачностью тела. Сальпы, медузы, ктенофоры, некоторые моллюски и черви и даже рыбы (личинки морских угрей Leptocephalidae) представляют ряд примеров, где все ткани, все органы тела, нервы, мышцы, кровь, сделались прозрачными, как хрусталь.

Среди различных случаев так называемой гармонической окраски наблюдаются также приспособления к известным условиям освещения, игры света и тени. Животные, вне обычных условий жизни кажущиеся ярко окрашенными и пёстрыми, на самом деле могут вполне гармонировать и сливаться с окраской среды. Яркая, тёмная и жёлтая, поперечная полосатость шкуры тигра легко скрывает его от взоров в зарослях камышей и бамбуков, где он живёт, сливаясь с игрой света и тени вертикальных стеблей и повисших листьев. Такое же значение имеют круглые пятна на шкуре некоторых лесных зверей: лань, леопард, оцелот; здесь эти пятна совпадают с круглыми бликами света, которыми играет солнце в листве деревьев. Даже пестрота шкуры жирафа не представляет исключения: на некотором расстоянии жирафа чрезвычайно трудно отличить от поросших лишайниками старых стволов деревьев, между которыми он пасётся.

Подобное же явление представляют яркие, пёстро окрашенные рыбки коралловых рифов.

Цветовая мимикрия

Наиболее распространенный вид маскировки. Самый простой вариант – слияние с окружающим фоном – используется и в агрессивных, и в пассивных целях. Большинство живых существ, использующий эту маскировку, «носит» окрас всю свою жизнь. Однако есть и вариации цветовой мимикрии. Первая из них – сезонная смена цвета. Примером может быть заяц-беляк.

Еще более сложный механизм маскировки у низших организмов, способных менять цвет в зависимости от фона, на котором они оказались. Слиться с цветом поверхности – вот в чем сущность мимикрии цвета. Самым известным примером является хамелеон, способный «раскрасить» себя даже в цвета шахматной доски. Но он не одинок в своих умениях: гусеница Smerinthus tiliae сохраняет зеленую окраску, пока сидит на листе, и перекрашивается в коричневый, путешествуя по стволу.

Батезиан

Бейтсовская мимикрия — это форма мимикрии , названная в честь английского натуралиста Генри Уолтера Бейтса , где безвредный вид эволюционировал, чтобы подражать предупреждающим сигналам вредного вида, направленным на хищника .

Примеры

У растений наблюдается мимикрия шипов двух типов. Первый, частный случай внутриорганической бейтсовской мимикрии, характерной для Aloe sp. (Liliaceae), W. filifera (Palmaceae) и десятки видов агавы, включая A. applanta, A. salmiana и A. obscura . У этих растений появляются шиповидные отпечатки или окраска на лицевой стороне листьев из-за того, что зубцы по краям этого листа (или другого листа) вдавливают устойчивые вмятины в мякоть не колючих частей.

Второй тип мимикрии шипов, более классический случай мимикрии Бейтса, включает заостренные красочные органы, такие как бутоны, листья и плоды меметических видов растений, которые имитируют апосематические красочные шипы, не встречающиеся в других организмах.

Некоторые растения, произрастающие в Израиле, Эстонии, Греции и Японии, могут имитировать паутину. Плотные белые трихомы образуются на недавно вытянутых стеблях и листьях, которые сдерживают травоядность из-за хищничества или токсичности. Это может быть случай визуальной мимикрии или перцептивной эксплуатации. Примеры случаев включают новые бутоны Onopordum из Израиля, Carthamus sp. из Греции, цветочные головки Arctium tomentosum из Эстонии, молодой лист Tussilago farfara из Эстонии и новые листья Osmunda japonica из Японии.

Типы формирования мимикрии

В природе существует несколько видов мимикрий, отличающихся друг от друга основными принципами.

Камуфляж (маскировка) — это пример мимикрии, при которой имитатор копирует природный фон (листья, камни, ветки деревьев). Моделью в этом случае выступает неодушевленный предмет, поэтому он вовсе не реагирует на имитатора.

Мимикрия Мюллера — таким термином названо сближение внешних характеристик двух защищенных видов. Такое изменение может показаться неоправданным, но только на первый взгляд. Объясняется это особенностью поведения хищников. Умение выявлять неподходящих для питания животных приходит не на генетическом уровне, а с опытом. Таким образом, для получения информации хищник вынужден попробовать жертву на вкус. При этом определенный процент особей съедаемого вида оказывается под ударом. Если два защищенных вида имеют сходные внешние характеристики, количество жертв распределяется на 2 вида (то есть на большее количество особей).

Мимикрия Бэйтса — такая имитация представляет собой характерный случай паразитического поведения. В этом случае незащищенный имитатор начинает перенимать внешние особенности защищенного вида, стараясь таким способом защититься от врагов. Однако если имитатор приобретает некую защищенность, то модель получает уязвимость. Почему? Некоторые хищники пробуют сначала имитатора. Не получив данных о его непригодности в пищу, они нападают на модель.

Мимикрия у растений

Способность к подражанию встречается не только у животных и насекомых, но и у растений. Чаще всего пример мимикрии у растений в этом случае выражается в наличии определенных частей растения, свойственных другим видам.

Так, многим животным знакома жгучая крапива, сильно обжигающая во время прикосновения. Такое растение животные не станут употреблять в пищу. Глухая крапива научилась мастерски походить на жгучую, однако у нее нет столь опасных волосков.

Еще один яркий пример — раффлезия (самый крупный цветок на земле). Его запах крайне неприятный (запах гнилого мяса), однако именно это и привлекает большое количество мух, желающих отложить личинки в разложившейся плоти. Такое ухищрение помогает раффлезии опыляться насекомыми.

Камуфляж (мимикрия цвета)

Примеров мимикрии цвета в природе существует великое множество.

Гусеницы бабочек постоянно подвержены риску быть съеденными, поэтому без качественной маскировки их популяция оказалась бы под угрозой. Постоянно находясь на листьях и поедая их, гусеницы находятся в максимальной безопасности, так как в процессе эволюции приобрели зеленую окраску тела. С таким же эффектом избежать нападений удается кузнечикам зеленой окраски — пример мимикрии в этом случае тоже характерный.

Помимо насекомых зеленую окраску могут приобретать и другие животные, чьим ареалом обитания является густая листва деревьев и кустарников. В мангровых лесах нередко встречаются зеленые попугаи, змеи, ящерицы, лягушки и другие обитатели.

Животные, птицы и насекомые, много времени проводящие на земле или между деревьев, приобрели пеструю коричневатую окраску. Жуки и пауки практически неразличимы на коре деревьев. Вальдшнепы, бекасы, дупели, тетерева легко спрячутся среди сухой травы и опавших листьев — при малейшей опасности они принимают неподвижное положение и сливаются с окружающими предметами. Степная птица авдотка ложится на землю и вытягивает шею — в таком положении ее крайне сложно отличить от глины и грязи. Не удастся увидеть и выпь, вытянувшуюся среди ковыля.

Звери, живущие в умеренных широтах, для эффективного камуфляжа дважды в год меняют свой наряд. Зайцы, песцы, ласки зимой имеют белую расцветку, а весной после линьки становятся серыми и коричневыми.

Настоящим рекордсменом в этом отношении считается хамелеон. Он мгновенно приспосабливается к окружающему его фону и принимает подходящую окраску.

Сюжет

Лосяш ведёт лекцию перед Ёжиком и Крошем. Крошу становится скучно, и он уходит, уводя с собой Ёжика. В последний момент Лосяш вскользь говорит о мимикрированиях, наглядно иллюстрирующих тему лекции.

Крош и Ёжик встречают Копатыча, который предлагает им морковки. Крош с удовольствием соглашается. Ёжик тоже не против, но вдруг понимает, что не любит морковку, и вспоминает замечание Лосяша о мимикрировании.

Весь день Ёжик думает о том, что постоянно делает то, что хотят от него товарищи. В конце концов он убегает от всех к реке и спрашивает у Луны, в чём же его предназначение. Постепенно к Ёжику приходит понимание, что он существует на свете для того, чтобы помогать своим друзьям. Он отправляется обратно, а следом за ним движется волна…

Конвергенция

Но вместе с этим в последнее время стали известны такие случаи сходства двух отдалённых видов животных, которые отнюдь не подходят к уоллесовскому объяснению этого явления, по которому один вид является подражанием другому в силу большей защищённости второго вида, обманывая этим своих врагов. Таково, например, необыкновенное сходство между двумя европейскими ночными бабочками: Dichonia aprilina и Moma orion, которые, однако, никогда не летают вместе, так как первая летает в мае, вторая — в августе-сентябре. Или, например, замечательное сходство между европейской бабочкой Vanessa prorsa и бабочкой из рода Phycioides, водящейся в Аргентинской республике, при таком географическом распределении этих видов не может быть случаем мимикрии. В общем, мимикрия представляет собой лишь частный случай того явления конвергенции, схождения в развитии, существование которого мы наблюдаем в природе, но ближайшие причины и условия которого нам неизвестны.

Подразделение по целям, с которыми выработалось явление

Также можно выделить цели, с которыми используется мимикрия:

Для защиты. Большинство травоядных животных имеет маскирующую окраску. Некоторые меняют оперение или шерсть несколько раз в год при смене сезонов. Так, белая куропатка имеет оперение разной окраски для каждого из четырех времен года. Зеленого кузнечика сложно заметить среди такой же зеленой травы.
С целью поймать добычу. Хищник подкрадывается к жертве, стараясь остаться незамеченным как можно дольше, до самого последнего броска. Как тигр, который имеет полоски, плохо различим в зарослях травы. Его длинные желтые и черные полосы хорошо маскируют хищника среди длинной растительности с пятнами света и тени.

Другие организмы сами привлекают добычу к себе. Для этого они подражают желанному для жертвы объекту. Глубоководные удильщики имеют длинную удочку с фонариком на конце. Завлекают маленьких рыбок прямо к своей пасти.

Цветочный паук не подкрадывается к жертве и не заманивает. Он имеет окраску в точности как у венчика цветка, на котором сидит. Он неподвижно ждет насекомое, которое сядет на цветок, а затем набрасывается.

Мимикрия формы: примеры

Кроме имитации цвета многие животные в идеале овладели способностью имитировать форму того или иного предмета. Уникальных результатов достигли в этом вопросе палочники. Они не только обладают характерной коричневой расцветкой, но и имеют удлиненную форму тела. Замершего на ветке палочника не заметит ни одна птица.

Бабочка калимма, обитающая в тропиках, имеет коричневатую окраску на нижней стороне крыльев. Когда она садится и складывает крылья, становится точь-в-точь как сухой листок. Существует в природе и прямокрылое насекомое, получившее название “странствующий лист”. Такое сравнение — не случайность, тело и лапки насекомого имеют поразительное сходство с зеленым листом.

В подводном мире свои гении маскировки. В Черном море обитает рыба-игла, местом обитания которой считаются заросли морского растения зостеры. Рыба-игла обладает даром маскировки, в связи с чем ее практически не отличить от подводной растительности. Еще одна рыба, заслуживающая внимания — рыба-тряпичник с формой тела, очень напоминающей тряпку. Прячась в водорослях, этот морской обитатель становится почти невидимкой.