Current Biology: генетические мутации привели к появлению социальных паразитов у муравьев
Фото: Maksim Shutov / Unsplash
Ученые из Лаборатории социальной эволюции и поведения Рокфеллеровского и Гарвардского университетов разработали новую теорию, объясняющую появление муравьев-паразитов, которые ведут себя как королевы и зависят от ухода со стороны рабочих. Статья исследователей опубликована в журнале Current Biology.
Известно, что муравьи, являющиеся социальными паразитами, проникают в колонию близкородственных муравьев, где они и их потомство превращается в касту иждивенцев. Предполагалось, что они развили черты королев в результате серии мутаций в условиях изоляции. Однако в новой работе исследователи обнаружили мутантов, похожих на королев, которые спонтанно появляются в колониях муравьев-рейдеров, у которых обычно нет королев.
Чтобы попасть в чужую колонию, минуя муравьев-охранников, некоторые паразиты ловят рабочих и трутся о них, чтобы приобрести запах, характерный для колонии. В дальнейшем они воспроизводят самок и самцов, при этом после спаривания за пределами муравейника самцы умирают, а самки начинают новый цикл. До сих пор ученые не находили муравьев промежуточной стадии эволюции с некоторыми свойствами социального паразита, что дало бы понять, каким образом появляются паразиты и как они предотвращают скрещивание с обычными муравьями.
Генетический анализ муравьев-рейдеров, похожих на королев, показал, что они изначально мутировали внутри колонии. Поскольку клональные муравьи-рейдеры размножаются бесполым путем, скрещивания с другими муравьями не происходит. Эти мутанты гораздо реже других социальных паразитов пытались использовать рабочих для поиска пищи. Такое поведение занимало промежуточное место между усердием рабочих муравьев и иждивенчеством маток.
Несмотря на то что они откладывают в два раза больше яиц, чем их хозяева, предшественники социальных паразитов самостоятельно регулируют свою численность. Пока их число остается ниже примерно 25 процентов населения колонии, они не сталкиваются с проблемами. Однако при высокой численности повышается риск гибели. Так, подражателям королев нужна помощь рабочих, чтобы освободить крылья из куколки, в противном случае они гибнут.
Полногеномное секвенирование показало, что паразитические королевы имеют мутацию в хромосоме 13. Здесь содержится суперген — комплекс из более 200 генов, включая гены цитохрома р450, который необходим для синтеза гормонов. Поскольку безработные социальные паразиты возникают в результате очень специфического типа мутации, влияющей на развитие касты муравьев, изучение мутантов, подобных маткам, может раскрыть до сих пор неизвестные молекулярные механизмы возникновения каст.
