Желтые сумасшедшие муравьи размножаются невиданным ранее способом
Саситорн Хасин
Большинство самцов желтых сумасшедших муравьев несут два отдельных набора ДНК, полученных из сперматозоидов и яйцеклеток, которые не смешивают свой генетический материал после оплодотворения.
Это означает, что самцы — химеры — особи, у которых одни части тела несут один набор генов, а другие — другой. Потомки самцов развиваются либо в рабочих, либо в маток, в зависимости от ДНК в сперматозоиде, который сливается с яйцеклеткой, в то время как потомки самцов сами становятся химерами.
Находки, раскрывающие 15-летнюю загадку генетики насекомых, раскрывают способ размножения, который до сих пор был «неизвестен науке», говорит Хьюго Даррас из Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга в Германии.
«Было множество безумных гипотез, объясняющих, что происходит с этими муравьями, но ни одна из них не была настолько безумной, как та, которую мы открыли», — говорит он.
Муравьи обычно размножаются либо половым путем — сперма самца оплодотворяет яйцеклетку самки, — либо клональным размножением, то есть матка производит потомство без добавления генов второго родителя. Как правило, самцы появляются из неоплодотворенных яиц, а самки – из оплодотворенных яиц. В большинстве случаев королевы генетически похожи на рабочих из той же колонии, но они развиваются в королев, потому что получают особый уход и питание.
В 2007 году ученые изучили геномы желтых сумасшедших муравьев (Аноплолепис грацилипес) и, к своему удивлению, обнаружили, что у самцов смешанная генетика, как если бы у них было два родителя. Шесть лет спустя другая команда обнаружила, что все королевы в колонии произошли от одной и той же генетической линии, а их рабочие сестры произошли от совершенно другой, второй линии.
Заинтригованные этой загадкой, Даррас и его коллеги секвенировали ДНК 53 маток желтых сумасшедших муравьев и 91 рабочего, собранных в 14 местах Юго-Восточной Азии. По его словам, матки были инбредными, но у рабочих было гораздо большее генетическое разнообразие. Другими словами, казалось, что королевы родились от родителей одной линии, тогда как рабочие родились от родителей разных линий, даже несмотря на то, что все самцы, породившие их, происходили из одной и той же колонии.
Предполагая, что это означает, что колонии включают две линии самцов, исследователи затем собрали 574 самца из тех же колоний, что и королевы и рабочие, и секвенировали ДНК в их ногах. Они обнаружили, что некоторые самцы, казалось, имели общую генетическую линию с матками, тогда как другие, по-видимому, были более тесно связаны с рабочими.
Это могло бы иметь смысл, если бы самцы произошли от оплодотворенных яйцеклеток, говорит Даррас, потому что это означало бы, что у них было две копии каждой хромосомы — по одной от каждого родителя. Но анализ его команды показал, что, как и у большинства самцов муравьев, пчел и ос, у них была только одна копия каждой хромосомы, и, таким образом, они произошли от неоплодотворенных яиц.
Озадаченная, команда затем проверила ДНК из отдельных клеток у 20 самцов. Они обнаружили, что у одного и того же отдельного насекомого примерно половина клеток имеет гены одной линии, а другая половина — гены другой линии. Глядя конкретно на сперматозоиды, команда обнаружила, что одна линия — та, которая привела к рабочим — была намного более многочисленной, чем другая.
Дальнейший анализ показал, что две линии этих самцов произошли от двух родителей, а это означает, что самцы на самом деле произошли от оплодотворенных яйцеклеток, но, в отличие от самок, ядро яйцеклетки не слилось с ядром сперматозоида. Таким образом, у мужчин оказалось два разных набора хромосом, переносимых в разные части тела.
Оглядываясь назад, исследователи поняли, что подавляющее большинство самцов желтых сумасшедших муравьев, вероятно, являются химерами, и что образцы ДНК из ног насекомых показали только генетический материал этой конкретной ноги, говорит Даррас.
Муравьи, возможно, развили такую причудливую репродуктивную систему из-за старого конфликта между линиями, говорит он. В частности, если родословная, производящая рабочих, всегда создает стерильных самок при слиянии яйцеклетки и сперматозоида, то она может обеспечить свое выживание из поколения в поколение, если сможет проникнуть в яйцеклетку без слияния. Затем она становится «эгоистичной» линией, становясь основной линией ДНК в сперме фертильных мужчин.
«Однако это всего лишь предположение, — говорит Даррас. «Мы только в начале нашего понимания».
Темы:
