Королевы иберийских муравьёв-жнецов клонируют особей других видов для получения гибридных рабочих муравьёв

от

Рабочие муравьи выполняют важные задачи, такие как сбор пищи, уход за яйцами и личинками, а также строительство гнезда. Однако некоторые виды муравьёв не могут производить рабочих особей репродуктивным путём внутри своего вида. Оплодотворённые самцами-муравьями того же вида яйца дают жизнь только новым королевам, а неоплодотворённые яйца становятся крылатыми самцами, которые покидают гнездо для спаривания с королевами. Так откуда же берутся рабочие особи у таких видов муравьёв?

Обычно известно, что муравьи, неспособные производить рабочих особей, спариваются с представителями других видов, чтобы получить этих важных членов своей колонии. В результате появляются гибридные особи в качестве рабочих муравьёв. Конечно, такая зависимость от размножения с особями другого вида необычна по сравнению с большинством животных. Однако иберийский муравей-жнец (Messor ibericus) делает нечто ещё более странное.

Новое исследование, опубликованное в Nature, описывает удивительную способность королевы иберийского муравья-жнеца клонировать особей другого вида муравьёв (Messor structor) для спаривания и получения рабочих муравьёв.

Исследование

Исследователи, участвовавшие в исследовании, провели популяционный геномный анализ 390 муравьёв из пяти видов Messor по всей Европе. Анализ показал, что колонии M. ibericus состоят только из гибридных рабочих особей первого поколения, состоящих из ДНК как M. ibericus, так и M. structor, за исключением одного рабочего Messor ponticus. У гибридных рабочих особей было обнаружено отцовское происхождение от M. structor и материнское происхождение от M. ibericus.

Однако это казалось учёным странным не из-за того, что муравьи были гибридами, а потому, что гибриды были обнаружены во многих местах, где колонии M. structor не существовали. Королевы летали на большие расстояния, чтобы спариваться с M. structor в местах, где существовали их колонии, или происходило что-то ещё?

«Ещё более убедительным доказательством являются гибридные рабочие особи первого поколения с итальянского острова Сицилия, которые были обнаружены на расстоянии более тысячи километров от ближайшего известного места обитания их отцовского вида. Это поднимает вопрос о том, как королевы могут скрещиваться в такой изолированной области», — пишут авторы.

Чтобы пролить свет на эту тайну, команда изолировала колонии M. ibericus в лаборатории для наблюдения за откладыванием яиц, размножением и развитием. К их удивлению, гибридные особи первого поколения всё равно появлялись в этих условиях.

Они обнаружили, что королевы M. ibericus клонируют самцов M. structor, используя хранимую сперму, чтобы поддерживать клон M. structor в своих колониях. Это позволило им затем производить гибридных рабочих особей с клонированными самцами, что позволило M. ibericus распространиться за пределы естественного ареала M. structor.

Генетический анализ клонов выявил ядерную ДНК от M. structor и митохондриальную ДНК от M. ibericus. Исследователи отмечают, что такое несоответствие ядерного и митохондриального генома уникально для самцов в колониях M. ibericus и не было обнаружено ни у одного другого муравья M. structor, найденного в колониях их собственного вида.

Этот новый рубеж в репродукции авторы называют «ксенопарным», что означает, что королевам муравьёв необходимо производить особей другого вида как неотъемлемую часть своего жизненного цикла. Точный механизм развития межвидового клонирования самцов до сих пор неизвестен, но у авторов есть некоторые теории.

Они говорят: «Переход к ксенопарности, по-видимому, является результатом сексуальной эволюции вдоль континуума паразитизм-мутуализм. Подобно нескольким другим видам муравьёв-жнецов, M. ibericus сначала перешёл к облигатному спермопаразитизму, ситуации, когда они потеряли способность самостоятельно производить рабочих особей из-за эпистатической несовместимости или эгоистичных генотипов, влияющих на касту».

Исследование заставило некоторых учёных задуматься о том, что значит быть видом. Авторы говорят по этому поводу: «Такой “суперорганизм” из двух видов бросает вызов обычным границам индивидуальности».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте