Расшифровка генома аргентинского муравья объясняет успех инвазивного вида
Международная команда учёных под руководством специалистов из Калифорнийского университета в Беркли и Университета штата Калифорния в Сан-Франциско расшифровала генетический код высокоинвазивного аргентинского муравья (Linepithema humile), что даёт ключи к пониманию его успеха как вида.
Черновой геном аргентинского муравья — среди трёх геномов муравьёв, опубликованных на неделе 31 января в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Два других вида — муравей-жнец (Pogonomyrmex barbatus) и красный огненный муравей (Solenopsis invicta). Геном муравья-листореза (Atta cephalotes) планируется опубликовать 10 февраля в PLoS Genetics.
Аргентинский муравей и огненный муравей, оба родом из Южной Америки, расселились по всему миру, нанося ущерб местному биоразнообразию.
"Аргентинский муравей вызывает особую озабоченность из-за своего огромного экологического воздействия", — сказал Нил Д. Цуцуи, соавтор исследования. "Эта карта генома станет огромным ресурсом для поиска целенаправленных способов контроля над ним".
Исследователи секвенировали 216 из 251 миллиона пар оснований и идентифицировали 16 344 гена у аргентинского муравья. Для сравнения, геном человека содержит около 3 миллиардов пар оснований и около 23 000 генов.
Генетическая основа суперколоний
В родном ареале колонии аргентинских муравьёв территориальны и агрессивны друг к другу. Однако инвазивные популяции генетически сходны и не враждуют между собой. В США это позволило сформировать гигантскую "суперколонию", протянувшуюся на сотни миль вдоль побережья Калифорнии.
Особенности генома
- Сенсорные рецепторы: Геном показал необычно большое количество генов сенсорных рецепторов: 367 для обоняния и 116 для вкуса. Для сравнения, у медоносной пчелы — 174 и 10, у комара — 79 и 76 соответственно.
- Детоксикация: Обнаружено 111 генов цитохрома P450, важных для обезвреживания токсинов (у европейской медоносной пчелы — 46). Это может быть связано с разнообразным рационом муравья и потенциальной устойчивостью к пестицидам.
- Иммунитет: У аргентинского муравья найдено относительно скромное число генов, связанных с иммунитетом — 90 (у плодовой мушки — 152). Учёные предполагают, что защитой от патогенов могут служить поведенческие механизмы (груминг, удаление мёртвых особей), подобные пчелиным.
Перспективы и предостережения
Геном открывает возможности для поиска методов борьбы с вредителем, например, через манипуляции с генами, влияющими на поведение или размножение. Однако Кристофер Д. Смит, ведущий автор исследования, предостерегает от ожидания быстрого решения: "Геном — это просто информация... Теперь нам нужно понять грамматику и синтаксис".
Кроме того, сравнение геномов социальных насекомых (муравьёв и пчёл) помогает эволюционным биологам изучать кастовую систему, показывая, что каста не определяется генетически, а является результатом разной экспрессии одного и того же генома.
Эти работы следуют за первыми расшифрованными геномами муравьёв в августе 2010 года и являются первыми геномами глобально инвазивных видов муравьёв.