Королева иберийских муравьев-жнецов (Messor ibericus) может рожать муравьев своего вида (слева) и, используя метод клонирования, потомство другого вида Messor structor (справа)
- Источник:
Jonathan Romiguier, Yannick Juvé, Laurent Soldati
Распространенный в Европе вид муравьев нарушает фундаментальное правило биологии: их матки могут производить потомство мужского пола, которое относится к совершенно другому виду. Эти иберийские муравьи-жнецы Messor ibericus — половые паразиты, которые используют сперму самцов вида Messor structor для выведения армии крепких рабочих муравьев, гибридов двух видов.
Новые данные выявили, что в отсутствие близлежащих колоний M. structor матки M. ibericus могут сами клонировать самцов M. structor муравьев, откладывая яйца, в ядрах которых содержится только их ДНК. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.
«Это совершенно фантастическая, причудливая история о системе, которая позволяет происходить вещам, которые кажутся почти невообразимыми», — говорит Якобус Бумсма (Jacobus Boomsma), биолог-эволюционист из Копенгагенского университета.
Клонирование своими руками
В некоторых районах Европы иберийские муравьи-жнецы сосуществуют с M. structor , что исторически обеспечивало маток M. ibericus большим количеством самцов M. structor для спаривания.
Но биолог-эволюционист Джонатан Ромигье (Jonathan Romiguier) из Института эволюционных наук Монпелье во Франции и его коллеги заметили нечто странное на итальянском острове Сицилия: они повсюду находили иберийских муравьев-жнецов, но не обнаружили ни одной колонии M. structor.
Когда исследователи заглянули внутрь колоний иберийских муравьёв-жнецов, они обнаружили два вида муравьёв, которые сильно отличались друг от друга. Генетический анализ подтвердил, что в колониях присутствовали как M. ibericus, так и M. structor, несмотря на отсутствие популяций M. structor на острове.
Дальнейший анализ помог разгадать загадку: иберийские муравьи-жнецы клонируют M. structor муравьев, чтобы поддерживать запас их спермы. Затем они спариваются с этими муравьями M. structor, чтобы произвести на свет гибридных рабочих, которые заботятся о колонии, в том числе строят гнездо и добывают пищу. По сути, M. ibericus одомашнил M. structor и его геном.
Эти два вида разделились более пяти миллионов лет назад, поэтому удивительно видеть, как один вид производит на свет другой.
«Почти столько же лет назад разделились люди и шимпанзе», — сказал Ромигье.
Любопытно, что, когда исследователи поместили муравьев M. structor, клонированных иберийскими муравьями-жнецами, в обычную колонию M. structor, насекомых убили как чужеродных захватчиков, несмотря на то, что они выглядели почти так же, как муравьи в колонии. Это произошло потому, что клонированные муравьи несли в себе феромоны своих иберийских собратьев, поэтому их воспринимали как врагов. Еще одно отличие от муравьев из колонии M. structor заключается в том, что, хотя в ядрах клеток клонов содержится только ДНК M. structor, в их митохондриях — энергетических центрах клеток — содержится ДНК M. ibericus.
Успешное партнерство?
По словам Ромигье, одомашнивание генома M. structor напоминает взаимовыгодное партнерство, которое привело к тому, что митохондрии стали частью эукариотической клетки более миллиарда лет назад, после того как примитивная клетка-хозяин поглотила бактерию. Сегодня у эукариот — к которым относятся все животные, растения и грибы — в клетках также есть два отдельных генома: один в ядре, а другой в митохондриях. Но никто не ожидал, что редкий случай полового паразитизма M. ibericus окажется столь же эволюционно успешным, как приобретение эукариотами митохондрий и их распространение среди других организмов.
Других ученых недавно ждало другое открытие — они выяснили, что пауки-кругопряды Psechrus clavis не съедают сразу пойманных самцов светлячков для того, чтобы привлечь других жертв.
