Уникальные паттерны экспрессии генов лежат в основе набегов муравьев-рабовладельцев и защитных фенотипов хозяев

Некоторые виды муравьев атакуют и порабощают другие виды, интегрируя их потомство в свои колонии для выживания. Исследователи из Общества исследования природы Зенкенберга и Университета Иоганнеса Гутенберга в Майнце недавно обнаружили, что набеги, необходимые для этого, контролируются разными генами у каждого из нескольких близкородственных видов муравьев рода Temnothorax. Это указывает на то, что эволюция близкородственных видов через изменения в генетическом материале является случайным процессом, в котором несколько путей могут привести к одному и тому же результату. Более того, исследователям удалось идентифицировать два специфических гена атаки у муравьев-рабовладельцев. Исследование было недавно опубликовано в Scientific Reports.

Североамериканский вид муравьев Temnothorax americanus длиной едва 3 мм не стоит недооценивать. Он принадлежит к группе муравьев, которые захватывают близкородственные виды и заставляют их работать в своих колониях. Задача этих так называемых рабов — выращивать потомство своих завоевателей и добывать пищу. Для приобретения рабов муравьи, такие как Temnothorax americanus, проводят набеги. Исследователи из Исследовательского центра биоразнообразия и климата Зенкенберга и Университета Майнца изучают, какие гены контролируют эти набеги.

«Наши эксперименты показывают, что боевые стратегии Temnothorax americanus и его родственников, Temnothorax dulocticus и Temnothorax pilagens, в основе очень похожи. Однако детали атак различаются от вида к виду», — объясняет доктор Барбара Фельдмайер из Исследовательского центра биоразнообразия и климата Зенкенберга, и добавляет: «Во время набега различия в настройке отдельных генов становятся особенно очевидными».

Это, наряду с другими выводами, предполагает, что у муравьев-рабовладельцев различия в экспрессии генов, то есть считывании генетической последовательности и транскрипции в белки, ориентированы исключительно на набег. Схожие паттерны были обнаружены и у потенциальных рабов, которые демонстрировали различные, генетически обусловленные модели защиты.

Образно говоря, разная экспрессия генов означает, что в генетическом материале трех видов муравьев определенные «кнопки» нажимаются с разной интенсивностью — однако в конечном итоге это приводит у всех видов к одному результату: успешному набегу. Команда была удивлена этими находками, поскольку для близкородственных, генетически схожих видов предполагалось, что они будут следовать схожим генетическим путям для достижения конкретной цели.

Однако данное исследование показывает, что генетическая эволюция среди близкородственных видов вполне может быть результатом случайного отбора. «Результаты предполагают, что многие эволюционные адаптации можно проследить до случайных мутаций. Эти мутации приводят к генетическим различиям даже между близкородственными видами. Однако, поскольку эти виды часто подвергаются схожему давлению отбора, результат адаптивных процессов, то есть поведение, оказывается схожим», — объясняет профессор Сюзанна Фойцик из Университета Майнца.

Несмотря на различия, три вида муравьев-рабовладельцев Temnothorax, по-видимому, имеют два общих гена, важных для набегов. «Acyl-CoA Delta (11) Desaturase заставляет нападающих выделять химические запахи во время набега. Эти запахи маскируют нападающих, тем самым увеличивая шансы на успешный набег. С другой стороны, ген Trypsin-7, по-видимому, влияет на потенциал распознавания, таким образом позволяя — по крайней мере частично — идентифицировать колонии-хозяев, необходимые для набега», — подводит итог Фельдмайер.