Единый класс феромонов матки подавляет размножение рабочих у муравьев, пчел и ос

Исследование ученых из KU Leuven и других международных институтов показало, что химическая структура феромонов матки у ос, муравьев и некоторых пчел поразительно схожа, несмотря на миллионы лет независимой эволюции и самостоятельного развития эусоциальности у каждой из этих групп. Результаты указывают, что феромоны матки у разных социальных насекомых эволюционировали из консервативных сигналов общего одиночного предка.

Как сообщается в выпуске Science от 17 января, эти выводы «могут внести значительный вклад в понимание эволюции эусоциальности» у насекомых. Эусоциальность характеризуется совместной заботой о потомстве, перекрывающимися поколениями взрослых особей и разделением труда между фертильными матками и стерильными рабочими.

Исследователи начали с поиска феромонов матки, подавляющих фертильность рабочих, у представительных видов ос, пчел и муравьев. Определив кандидатов путем анализа химических профилей маток и рабочих, они создали синтетические образцы феромонов и проверили, подавляют ли они размножение рабочих.

Оказалось, что синтетические запахи имитировали эффект присутствия живой матки в гнезде: у рабочих, подвергнутых воздействию запаха, активировалось меньше яичников, а больше регрессировало по сравнению с контрольной группой без запаха.

Феромоны матки у всех трех видов принадлежали к одному классу химических соединений: насыщенным углеводородам. Для проверки результатов на более широкой выборке ученые провели систематический обзор фертильность- и матка-связанных запахов у 64 видов, используя данные предыдущих исследований. Результаты совпали: насыщенные углеводороды оказались самым распространенным классом химических веществ, сверхэкспрессируемых матками или фертильными особями. Исследователи заключили, что насыщенные углеводороды выступают консервативным классом феромонов матки у муравьев, пчел и ос. Это удивительно, так как эти насекомые начали расходиться около 145 миллионов лет назад и развили эусоциальность независимо.

Как объяснить химико-структурное сходство феромонов матки у столь отдаленных видов? «Мы полагаем, что феромоны матки у социальных насекомых, вероятно, эволюционировали из "сигналов фертильности", которые использовали самки одиночных видов для привлечения партнеров», — говорит автор-корреспондент Том Венселерс. «Эта гипотеза подтверждается тем, что некоторые изученные соединения также функционируют как аттрактанты у одиночных видов. Это в конечном итоге поддерживает гипотезу, что сигналы фертильности, которые впоследствии эволюционировали в феромоны матки, регулирующие размножение, остались неизменными со времен последнего общего одиночного предка всех социальных насекомых, жившего примерно 145 миллионов лет назад».