Copy your neighbour

Copy your neighbour

A         THERE’S no animal that symbolises rainforest diversity quite as spectacularly as the tropical butterfly. Anyone lucky enough to see these creatures flitting between patches of sunlight cannot fail to be impressed by the variety of their patterns. But why do they display such colourful exuberance? Until recently, this was almost as pertinent a question as it had been when the 19th-century naturalists, armed only with butterfly nets and insatiable curiosity, battled through the rainforests. These early explorers soon realised that although some of the butterflies’ bright colours are there to attract a mate, others are warning signals. They send out a message to any predators: “Keep off, we’re poisonous.” And because wearing certain patterns affords protection, other species copy them. Biologists use the term “mimicry rings” for these clusters of impostors and their evolutionary idol.

B           But here’s the conundrum. “Classical mimicry theory says that only a single ring should be found in any one area,” explains George Beccaloni of the Natural History Museum, London. The idea is that in each locality there should be just the one pattern that best protects its wearers. Predators would quickly learn to avoid it and eventually all mimetic species in a region should converge upon it. “The fact that this is patently not the case has been one of the major problems in mimicry research,” says Beccaloni. In pursuit of a solution to the mystery of mimetic exuberance, Beccaloni set off for one of the megacentres for butterfly diversity, the point where the western edge of the Amazon basin meets the foothills of the Andes in Ecuador. “It’s exceptionally rich, but comparatively well collected, so I pretty much knew what was there, says Beccaloni.” The trick was to work out how all the butterflies were organized and how this related to mimicry.”

C          Working at the Jatun Sacha Biological Research Station on the banks of the Rio Napo, Beccaloni focused his attention on a group of butterflies called ithomiines. These distant relatives of Britain’s Camberwell Beauty are abundant throughout Central and South America and the Caribbean. They are famous for their bright colours, toxic bodies and complex mimetic relationships. “They can comprise up to 85 per cent of the individuals in a mimicry ring and their patterns are mimicked not just by butterflies, but by other insects as diverse as damselflies and true bugs,” says Philip DeVries of the Milwaukee Public Museum’s Center for Biodiversity Studies.

D           Even though all ithomiines are poisonous, it is in their interests to evolve to look like one another because predators that learn to avoid one species will also avoid others that resemble it. This is known as Miillerian mimicry. Mimicry rings may also contain insects that are not toxic but gain protection by looking likes a model species that is: an adaptation called Batesian mimicry. So strong is an experienced predator’s avoidance response that even quite inept resemblance gives some protection. “Often there will be a whole series of species that mimic, with varying degrees of verisimilitude, a focal or model species,” says John Turner from the University of Leeds. “The results of these deceptions are some of the most exquisite examples of evolution known to science.” In addition to colour, many mimics copy behaviours and even the flight pattern of their model species.

E           But why are there so many different mimicry rings? One idea is that species flying at the same height in the forest canopy evolve to look like one another. “It had been suggested since the 1970s that mimicry complexes were stratified by flight height,” says DeVries. The idea is that wing colour patterns are camouflaged against the different patterns of light and shadow at each level in the canopy, providing a first line of defence against predators.” But the light patterns and wing patterns don’t match very well,”

Sao chép từ hàng xóm

A          KHÔNG CÓ loài động vật nào có thể làm biểu tượng cho sự đa dạng của rừng nhiệt đới một cách ấn tượng hơn loài bướm nhiệt đới. Bất cứ ai may mắn được nhìn thấy những sinh vật này bay lượn giữa những tia sáng mặt trời đều không thể không bị ấn tượng bởi sự đa dạng về các mẫu hoa văn của chúng. Nhưng tại sao chúng lại phô bày những màu sắc sặc sỡ như vậy? Đến gần đây, câu hỏi này vẫn thích hợp như khi được các nhà tự nhiên học thế kỷ 19 đặt ra, những người chỉ trang bị lưới bắt bướm và sự tò mò vô hạn, đã chiến đấu trong các khu rừng nhiệt đới. Những nhà thám hiểm thuở ban đầu này sớm nhận ra rằng mặc dù một số loài bướm có màu sắc tươi sáng ở đó là để thu hút bạn đời, nhưng những loài khác lại là tín hiệu cảnh báo. Chúng gửi một thông điệp đến bất kỳ kẻ săn mồi nào: “Tránh ra, chúng tôi có chất độc.” Và chính nhờ chúng mang một số kiểu hoa văn nhất định có khả năng bảo vệ, các loài khác sao chép chúng. Các nhà sinh vật học sử dụng thuật ngữ “vòng tròn bắt chước” cho các nhóm kẻ mạo danh này và thần tượng tiến hóa của chúng.

B           Nhưng đây là câu hỏi hóc búa. George Beccaloni đến từ Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên, London giải thích: “Lý thuyết bắt chước cổ điển cho rằng thường chỉ tìm thấy một vòng tròn duy nhất ở bất kỳ khu vực nào. Ý tưởng là ở mỗi vùng chỉ nên có một mẫu hoa văn duy nhất để bảo vệ tốt nhất cho những loài mang chúng. Những kẻ săn mồi sẽ nhanh chóng học cách tránh nó và cuối cùng tất cả các loài bắt chước trong một khu vực sẽ cùng dùng chung nó. Beccaloni nói: “Thực tế đây chắc chắn không phải là một trong những vấn đề lớn trong nghiên cứu sự bắt chước”. Để theo đuổi lời giải cho bí ẩn của sự bắt chước phức tạp này, Beccaloni đã khởi hành đến một trong những siêu trung tâm của sự đa dạng các loài bướm, nơi rìa phía tây của lưu vực sông Amazon gặp chân núi Andes ở Ecuador. Beccaloni nói: “Nó đặc biệt phong phú, nhưng lại được thu thập tương đối tốt, vì vậy tôi biết khá nhiều điều ở đó.” Bí quyết là tìm ra cách tổ chức của tất cả các loài bướm và điều này liên quan thế nào đến sự bắt chước. “

C           Làm việc tại Trạm nghiên cứu sinh học Jatun Sacha bên bờ sông Rio Napo, Beccaloni tập trung sự chú ý của mình vào một nhóm bướm có tên là ithomiines. Những họ hàng xa này của loài Camberwell Beauty ở Anh có rất nhiều ở khắp Trung, Nam Mỹ và vùng Caribê. Chúng nổi tiếng với màu sắc tươi sáng, cơ thể có độc và các mối quan hệ bắt chước phức tạp. Philip DeVries thuộc Trung tâm Đa dạng Sinh học của Bảo tàng Công cộng Milwaukee cho biết: “Chúng có thể bao gồm tới 85% các cá thể trong một vòng tròn bắt chước và các mẫu hoa văn của chúng không chỉ được bắt chước bởi bướm mà còn bởi các loài côn trùng khác đa dạng như damselfly và các loài bọ.

D          Mặc dù tất cả các loại ithomiine đều có độc, nhưng việc tiến hóa để trông giống nhau là một lợi thế vì những kẻ săn mồi học cách tránh một loài cũng sẽ tránh những loài khác giống nó. Điều này được gọi là bắt chước Miillerian. Vòng tròn bắt chước cũng có thể bao gồm côn trùng không độc nhưng được bảo vệ bằng cách trông giống một loài mẫu có sẵn, đó là: sự thích nghi được gọi là bắt chước Batesian. Phản ứng tránh né của kẻ săn mồi có kinh nghiệm mạnh đến mức thậm chí việc trông khá giống nhau cũng mang lại một số khả năng bảo vệ. John Turner từ Đại học Leeds cho biết: “Thường thì sẽ có cả loạt các loài bắt chước, với các mức độ tương tự khác nhau, một loài tiêu điểm hoặc hình mẫu,” John Turner từ Đại học Leeds cho biết. “Kết quả của những mánh khóe lừa dối này là một trong những ví dụ tinh tế nhất về sự tiến hóa mà khoa học từng biết đến”. Ngoài màu sắc, nhiều loài bắt chước sao chép các hành vi và thậm chí cả kiểu bay từ loài mẫu của chúng.

E          Nhưng tại sao lại có nhiều vòng tròn bắt chước khác nhau? Một ý tưởng cho rằng các loài bay ở cùng độ cao trong tán rừng tiến hóa để trông giống nhau. DeVries nói: “Từ những năm 1970 đã có gợi ý rằng các phức hợp bắt chước được phân tầng theo độ cao bay. Ý tưởng là các mẫu hoa văn màu