Niezwykła historia ewolucyjna roztoczy żyjących w puchu ptaków

Roztocze z rodzaju Analges (Acariformes: Analgidae) stanowią jedną z licznych linii ewolucyjnych tak zwanych roztoczy piór, których kilkanaście tysięcy gatunków jest pasożytami lub komensalami ptaków. Są one spokrewnione z roztoczami kurzowymi, które mogą być przyczyną alergii u ludzi. Zwykle uważa się, że roztocze piór ewoluują wspólnie ze swoimi gospodarzami, ponieważ przenoszone są przez bezpośredni kontakt między ptakami. W efekcie prowadzi to do powstania jednożywicielskich gatunków roztoczy, które zasiedlają wyłącznie jeden, określony gatunek ptaka.

Analges należy do swoistej grupy roztoczy, które przystosowały się do życia na piórach puchowych w głębokich warstwach upierzenia ptaków wróblowych (Passeriformes), najliczniejszej w gatunki grupy ptaków, do których poza wróblami należy większość gatunków ptaków, z którymi się spotykamy na co dzień, między innymi sikory, gawrony i liczne ptaki śpiewające w ogrodach. Roztocze z rodzaju Analges wykazują niezwykłe modyfikacje ciała, pozwalające na bardzo mocne zakleszczanie się na piórach i powolne przemieszczanie się za pomocą czterech przednich odnóży wśród delikatnych nitek puchu, trochę w tym przypominając „ślamazarne” gibbony. Historia ewolucyjna tych roztoczy i przebieg ewentualnej równoległej ewolucji między nimi a ich żywicielami były dotąd całkowicie nieznane. Postanowiliśmy rozszyfrować tę historię wspólnie z naszym wieloletnim współpracownikiem, prof. Siergiejem V. Mironovem z Instytutu Zoologii Rosyjskiej AN z Sankt Petersburga, światowej klasy specjalistą w zakresie systematyki i morfologii roztoczy piór. Wykorzystując dane morfologiczne i sekwencje DNA wykazaliśmy, że dotychczasowe hipotezy taksonomiczne dzielące rodzaj na podrodzaje (Analges i Analgopsis) lub dzielące niektóre gatunki na grupy gatunków (chelopus i passerinus) są całkowicie błędne. Ponadto nasze dane molekularne ujawniły siedem nowych dla wiedzy gatunków kryptycznych, czyli takich, które morfologicznie są nie do odróżnienia. Z drugiej strony potwierdziliśmy realne istnienie kilku gatunków wielożywicielskich, które zasiedlają różne gatunki gospodarzy. Według datowania molekularnego powstanie rodzaju Analges (ok. 41 milionów lat temu) zbiegło się z eoceńskim zróżnicowaniem podrzędu Passerida na nadrodzinę Sylvioidea (do której należą między innymi pokrzewki i sikory) i linię Muscicapoidea-Passeroidea (grupującą między innymi muchołówki, słowiki, zięby czy wróble). Nasza analiza wykazała, że pierwsze gatunki w rodzaju Analges powstały na ptakach z nadrodziny Muscicapoidea, a pozostałe ptaki wróblowe najprawdopodobniej zostały skolonizowane przez roztocze, które zmieniły gospodarza. Kospecjacja, czyli wspólna ewolucja gospodarzy i pasożytów, wydaje się być stosunkowo powszechna wśród gatunków Analges i ich żywicieli, ale najbardziej uderzającym wzorcem w scenariuszu wspólnej historii ewolucji (kofilogenezy) tych zwierząt są zadziwiająco liczne zmiany żywiciela oraz kilka tak zwanych niepowodzeń w specjacji, czyli trwania tego samego gatunku przez długi czas, niekiedy liczony w milionach lat, na kilku blisko spokrewnionych gatunkach gospodarza. Jest to zadziwiający rezultat w świetle dotychczasowych badań nad roztoczami piór, które wskazywały raczej na znaczną zbieżność przebiegu historii ewolucyjnej ptaków i ich roztoczy.

Mechanizm długoterminowego przepływu genów pomiędzy różnymi populacjami wielożywicielskich gatunków Analges, który jest konieczny, by ciągle ten sam gatunek zasiedlał różnych gospodarzy jest zagadką trudną do rozwiązania na tym etapie badań. Prawdopodobnie w niektórych przypadkach roztocze, które same mają bardzo ograniczone możliwości dyspersji, mogą być przenoszone między ptakami przez pióra używane jako materiał budulcowy ptasiego gniazda. W ten sposób można tłumaczyć występowanie tego samego gatunku Analges passerinus na ziębie, dzwońcu, czyżyku, szczygle, czeczotce i makolągwie, które używają piór do budowy swoich gniazd. Wymagałoby to jednak wybiórczego dobierania piór zbieranych przez ptaki, zjawiska dotąd niezbadanego.