- Источник:
- Ingimage
Суперген для высшей касты
В колонии огненных муравьев большинство особей — это рабочие муравьи, которые всю жизнь занимаются поиском пищи, защитой гнезда и уходом за потомством. Более мелкие рабочие муравьи обычно ухаживают за молодняком и поддерживают порядок в гнезде, тогда как более крупные чаще занимаются поиском пищи.
В отличие от них, яйцекладущие самки (матки или царицы) размножаются, передавая свои гены следующему поколению. Матки — самые крупные особи в колонии. Причем в колониях огненных муравьев может быть как одна царица, так и несколько.
За организацию колонии отвечает особая группа генов, называемая «супергеном». Суперген — это совокупность генов, которые тесно сцеплены и наследуются вместе, практически как один большой ген.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the Royal Society B, выяснили, что в колониях с несколькими матками суперген, включающий более 500 отдельных генов, может давать некоторым огненным муравьям преимущество, повышая их шансы вырасти более крупными и, возможно, стать царицами.
Как проводили исследование
Ученым уже было известно, что на то, станет ли развивающаяся личинка рабочим муравьем или маткой, влияют питание, условия окружающей среды и взаимодействие с другими муравьями. Исследователи из Университета Джорджии (США) решили проверить, может ли также склонить чашу весов в ту или иную сторону генетика.
Для этого они изучили развивающихся огненных муравьев — как тех, у кого был этот суперген, так и тех, у кого он отсутствовал. Особое внимание исследователи уделили ювенильному гормону — веществу, которое регулирует развитие насекомых. В отличие от многих других животных, которые становятся крупнее за счет более быстрого роста, огненные муравьи могут увеличиваться в размерах, дольше оставаясь на стадии личинки, прежде чем достичь взрослого состояния.
Исследователи воздействовали на развивающихся муравьев метопреном — химическим веществом, имитирующим действие ювенильного гормона, — чтобы выяснить, будет ли реакция у особей, несущих суперген, отличаться от реакции остальных. Муравьи, подвергшиеся воздействию метопрена, действительно стали крупнее, однако результаты оказались неожиданными.
Хотя обе группы муравьев реагировали на воздействие схожим образом и могли достигать одних и тех же предельных размеров, особи, несущие «суперген», стабильно чаще встречались среди самых крупных представителей.
Так, среди самых мелких рабочих муравьев суперген присутствовал примерно у половины особей, среди наиболее крупных рабочих муравьев этот показатель возрастал до 65%, а среди маток — до 75–83%.
Вывод
То есть, несмотря на то, что все муравьи потенциально могли достичь одинакового максимального размера, особи с супергеном чаще вырастали более крупными. А поскольку размер тела играет ключевую роль в том, станет ли муравей рабочей особью или маткой, исследователи полагают, что это преимущество повышает шансы носителя супергена превратиться в способную к размножению матку.
«Это показывает, что генетический элемент — через механизм развития, связанный с размером тела, — может менять кастовую принадлежность и, по сути, „обманным путем“ обеспечить превращение особи в матку», — пояснил один из авторов исследования Брендан Хант.
Однако исследователи пока точно не знают, как именно суперген влияет на развитие муравьев. Возможно, муравьи с супергеном дольше остаются на стадии личинки, что позволяет им вырасти более крупными. Не исключено также, что они более эффективно усваивают питательные вещества на личиночной стадии.
