Εντομολογικό Ταξίδι στο Χρόνο:Ιστορία εισβολής των πεταλούδων Buckeye της Φλόριντα
Το Halloween του 1981, ο Dave Baggett και άλλοι 25 λάτρεις των πεταλούδων και των σκώρων, μέλη της Southern Lepidopterists’ Society, συγκεντρώθηκαν για την φθινοπωρινή τους εκδρομή στο Camp Owaissa-Bauer, νότια του Μαϊάμι στην κομητεία Dade της Φλόριντα. Τους περιμένουν μια έκπληξη.
Ο καιρός ήταν κακός, με διάσπαρτες βροχοπτώσεις για όλο το Σαββατοκύριακο, αλλά αποφεύγοντας τη βροχή, άρπαξαν τα δίχτυα τους και ξεκίνησαν να εξερευνήσουν τι πετούσε στη νότια Φλόριντα. Η πρώτη αναφορά για κάτι ασυνήθιστο προήλθε από τον Τομ Νιλ και τον Τζον Γουότς, οι οποίοι μάζευαν σε ένα άδειο οικόπεδο στο Key Largo όπου βρήκαν αρκετές τροπικές πεταλούδες buckeye, Junonia zonalis , ένα κοινό είδος στην Καραϊβική, αλλά προηγουμένως άγνωστο στη Φλόριντα. Στην πραγματικότητα, ήταν ένα νέο ρεκόρ ειδών για τις Ηνωμένες Πολιτείες!
Τις επόμενες μέρες, άλλοι στην ομάδα είχαν βρει τον J. zonalis σε επιπλέον τοποθεσίες στο Key Largo και επίσης στο Big Pine Key, Plantation Key και στο Homestead της Φλόριντα. Το είδος όχι μόνο είχε εισβάλει στη Φλόριντα, αλλά ξεκάθαρα αναπαρήγαγε και δημιουργούσε έναν σημαντικό πληθυσμό. Αν και οι περισσότεροι άνδρες και γυναίκες στην εκδρομή δεν ήταν επαγγελματίες επιστήμονες, έκαναν μια αξιοθαύμαστη δουλειά τεκμηριώνοντας και αναφέροντας την ανακάλυψή τους, καθώς και λαμβάνοντας δείγματα κουπονιών και τοποθέτησή τους στις συλλογές αναφοράς του Allyn Museum of Entomology στη Sarasota και το Συλλογή Αρθρόποδων της Πολιτείας Φλόριντα στο Gainesville. Ωστόσο, εκείνη την εποχή, η χρήση μοριακών δεικτών για τη μελέτη της βιοποικιλότητας ήταν ακόμα αρκετά ασυνήθιστη, και έτσι δεν πήραν κανένα δείγμα και δεν τα διατήρησαν στην κατάψυξη. Πολλά χρόνια αργότερα, όταν ενδιαφερθήκαμε να μελετήσουμε το J. zonalis γεγονός εισβολής, σκεφτήκαμε συχνά στον εαυτό μας, «Αν κάποιος είχε μια μηχανή του χρόνου και μπορούσε να επιστρέψει για να διορθώσει αυτήν την παράλειψη!»
Η βιολογία εισβολής τεκμηριώνει τη διαδικασία με την οποία τα μη ιθαγενή είδη ενσωματώνονται σε νέους οικοτόπους. Μερικές φορές, η άφιξη ενός χωροκατακτητικού είδους έχει σημαντικές συνέπειες για ολόκληρα οικοσυστήματα, αλλά σε άλλες περιπτώσεις, τα χωροκατακτητικά είδη μπορούν να εγκατασταθούν χωρίς να προκαλέσουν μεγάλη αναστάτωση. Η περίπτωση του τροπικού buckeye είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα επειδή όταν εισέβαλε στη Φλόριντα, ένωσε δύο είδη πεταλούδων buckeye που κατοικούν εδώ και καιρό:Junonia coenia , το κοινό buckeye και J. neildi , το μαγκρόβιο buckeye. Σε μια πρόσφατη μελέτη στο Βιολογικές εισβολές , εξετάσαμε πώς αλληλεπιδρούν μεταξύ J. zonalis και οι στενοί συγγενείς του μπορεί να βοήθησαν αυτό το είδος να εγκατασταθεί στη Φλόριντα.
Junonia coenia είναι ένα ευρέως διαδεδομένο είδος και οι προνύμφες του είναι γενικές τροφοδότες, που σημαίνει ότι τρέφονται με πολλές διαφορετικές ποικιλίες φυτών. Junonia neildi περιορίζεται σε παράκτιες περιοχές καθώς είναι ειδική τροφή, καθώς οι προνύμφες του τρέφονται αποκλειστικά με μαύρο μαγγρόβιο (Avicennia germinans ). Στη Φλόριντα, Junonia zonalis περιορίζεται στις νότιες περιοχές χωρίς παγετό και οι προνύμφες του τρέφονται με διάφορα είδη τροπικών φυτών.
Όταν ξεκινήσαμε τη δουλειά μας στο Junonia , περιοριζόμασταν σε φρεσκοσυλλεγμένο υλικό που είχε καταψυχθεί και προετοιμαστεί ειδικά για μοριακή ανάλυση. Ωστόσο, καθώς αποκτούσαμε επάρκεια με τους μοριακούς μας δείκτες, αναπτύξαμε τεχνικές που μας επέτρεψαν να προσδιορίσουμε γρήγορα, φθηνά και αναμφισβήτητα την καταγωγή της Καραϊβικής με βάση μιτοχονδριακούς γονότυπους από ιστούς που διατηρούνται όλο και πιο κακώς. Χωρίς να περιοριζόμαστε πλέον σε φρέσκο ιστό, διαπιστώσαμε ότι μπορούσαμε να λάβουμε γονότυπους από καρφιτσωμένα δείγματα που φυλάσσονταν σε θερμοκρασία δωματίου για πολλές δεκαετίες. Αντί η ηλικία να είναι μια απογοητευτική ευθύνη, τώρα η γονότυπος του ιστορικού υλικού που αποθηκεύεται στις συλλογές των μουσείων μας επιτρέπει να ξαναεπισκεφτούμε τις τοποθεσίες της συλλογής που χάθηκαν λόγω της ανάπτυξης και να ταξιδέψουμε στο χρόνο για να «συμμετάσχουμε» σε εκδρομές που μπορεί να είχαν πραγματοποιηθεί πριν γεννηθούμε. Ουσιαστικά, έχουμε εφεύρει μια εντομολογική χρονομηχανή.
Χρησιμοποιήσαμε αυτές τις τεχνικές σε 816 δείγματα που συλλέχθηκαν στη Φλόριντα και την Καραϊβική από 14 συλλογές μουσείων και αρκετές ιδιωτικές συλλογές. Συλλέξαμε μεταξύ 1866 και 2016, ενσωματώσαμε μερικά από τα παλαιότερα δείγματα μουσείων εντόμων που έχουν ποτέ γονότυπο, καθώς και πολλά δείγματα που συλλέχθηκαν εκείνο το Σαββατοκύριακο του Halloween το 1981 για να ανασυνθέσουμε την ιστορία της εισβολής των πεταλούδων buckeye.
Χρησιμοποιώντας τις μορφολογικές, γενετικές και γεωγραφικές πληροφορίες που συγκεντρώθηκαν από είδη μουσείων, μπορέσαμε να ανασυνθέσουμε την εισβολή του J. zonalis στο χώρο και στο χρόνο καθώς αποίκισε τη Φλόριντα και δημιούργησε μια δευτερεύουσα ζώνη επαφής με τον J. coenia και J. neildi . Η μεγαλύτερη έκπληξη ήταν ότι αυτή η διαδικασία ξεκίνησε πολύ πριν από το 1981. Τα πρώτα στοιχεία του J. zonalis στη Φλόριντα προέρχεται από την παρουσία των γονότυπων της Καραϊβικής σε ορισμένα J. coenia δείγματα που συλλέχθηκαν στη Φλόριντα τη δεκαετία του 1920 και μια ομάδα φαινομενικών υβριδίων μεταξύ του J. zonalis και J. coenia συλλέχθηκαν στη φύση τη δεκαετία του 1930.
Με βάση την κατανομή των φαινομενικών υβριδίων και των γονότυπων της Καραϊβικής, η εισβολή J. zonalis πιθανότατα αποίκισε το Florida Keys από την Κούβα μέχρι τη δεκαετία του 1930, ακολουθούμενο από υβριδισμό με τον κάτοικο J. coenia, με μια συνεχιζόμενη γενετική ανταλλαγή μεταξύ της Κούβας και των Florida Keys. Junonia zonalis φαίνεται να έχει αποκαταστήσει διακριτούς και μορφολογικά διακριτούς πληθυσμούς στο Florida Keys στις αρχές της δεκαετίας του 1960, με το πρώτο εμφανές μη υβρίδιο να εμφανίζεται σε συλλογές από το 1961. Στοιχεία για υβριδισμό μεταξύ του J. zonalis και J. neildi είναι πιο περιορισμένη, αλλά μοιράζονται ορισμένους μιτοχονδριακούς γονότυπους και μια χούφτα πιθανών υβριδίων μεταξύ αυτών των ειδών έχουν συλλεχθεί από τη φύση στη Φλόριντα. Σε μια περίπτωση, ο J. zonalis που συλλέγονται από το Big Pine Key αναφέρεται ότι έχουν αλλάξει τροφή με μαύρο μαγγρόβιο, το ίδιο φυτό ξενιστή προνυμφών με τον J. neildi . Πληθυσμοί μορφολογικά διακριτών J. zonalis επιμένουν στη νότια Φλόριντα σήμερα στις κομητείες Broward, Miami-Dade και Monroe.
Πληθυσμοί της ηπειρωτικής χώρας J. zonalis φαίνεται να είναι γενετικά πιο απομονωμένοι από τους πληθυσμούς στο Florida Keys, με χαμηλές συχνότητες γονότυπους της Καραϊβικής, και προφανώς να έχουν πιο περιορισμένη και επεισοδιακή ροή γονιδίων με πληθυσμούς του ίδιου είδους στο Florida Keys και/ή στην Κούβα. Οι μιτοχονδριακοί γονότυποι της ηπειρωτικής χώρας φαίνεται να είναι πιο ανθεκτικοί σε ακραίες υψηλές και χαμηλές θερμοκρασίες, γεγονός που μπορεί να εξηγήσει γιατί οι γονότυποι της Καραϊβικής δεν μπόρεσαν να διεισδύσουν και να γίνουν άφθονοι στην ηπειρωτική χώρα της Βόρειας Αμερικής πέρα από τη Νότια Φλόριντα.
Συνολικά, φαίνεται ότι ο υβριδισμός έπαιξε σημαντικό ρόλο στο να επιτρέψει το J. zonalis να εγκατασταθεί με επιτυχία στη Φλόριντα. Εκτός από την ανταλλαγή μιτοχονδριακών γονότυπων με J. coenia , φαίνεται ότι, ως μέρος της προσαρμογής του στο περιβάλλον της Φλόριντα, οι περισσότεροι πληθυσμοί της Φλόριντα J. zonalis έχουν αλλάξει από τη χρήση των φυτών ξενιστών προνυμφών της Καραϊβικής (παρόλο που αυτά τα φυτά απαντώνται επίσης στη Φλόριντα) στη διατροφή τους κυρίως με το ίδιο σύνολο ειδών φυτών ξενιστών προνυμφών που χρησιμοποιεί η Florida J. coenia . Ωστόσο, παρόλο που αυτά τα είδη είναι πλέον συμπαθή στη Φλόριντα και χρησιμοποιούν τα ίδια φυτά-ξενιστές προνυμφών, ο J. zonalis και J. coenia μπόρεσαν να διατηρήσουν τους ιδιαίτερους πληθυσμούς τους για αρκετές δεκαετίες.
Χάρη στην κληρονομιά των ιστορικών δειγμάτων που συγκεντρώθηκαν κυρίως από ερασιτέχνες, μπορέσαμε να συγκεντρώσουμε μια χρονοσειρά βιολογικής εισβολής για την Junonia , το οποίο μπορεί επίσης να περιέχει πολύτιμα μαθήματα για την κατανόηση της διαδικασίας προσαρμογής που απαιτείται για την επιτυχή εισβολή άλλων ειδών οργανισμών σε νέους οικοτόπους.
