Гены матки определяют пол всего муравьиного колонии
Исследователи обнаружили генетическую основу странной особенности животного мира — как муравьиные матки производят потомство, состоящее исключительно из самцов или самок.
Ученым уже некоторое время было известно, что колонии муравьев могут специализироваться на производстве потомства только мужского или только женского пола. Впервые исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде локализовали набор генов на одной хромосоме, связанных с этим феноменом. Их открытие описано в новой статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences.
У муравьев только самки несут две копии генома, как люди и большинство других животных, в то время как самцы несут только одну копию. "Самцы муравьев развиваются из неоплодотворенных яиц, которые откладывает их мать. Поэтому у самцов муравьев, а также пчел и ос, генетически есть мать, но нет отца", — пояснил эволюционный биолог Алан Брелсфорд.
Исследователи собрали более 100 колоний двух видов муравьев Formica на территории Юкон в северной Канаде. Анализ их геномов выявил различия между колониями, производящими самцов и самок.
Как работает система размножения
Во время брачного полета матка спаривается, приземляется, отгрызает собственные крылья и ищет место для норы. Она откладывает около дюжины яиц, которые развиваются в её первое потомство рабочих. Эти рабочие муравьи всегда являются самками, но не размножаются.
Самцы живут всего несколько часов после брачного полета, но матка хранит их сперму и может использовать её в течение следующего десятилетия для производства нового потомства. Большинство молодых особей в колонии — бескрылые рабочие, но в зрелых колониях матки также производят летающее потомство.
Хотя исследователи обнаружили гены, связанные с тем, какой пол потомства производится, генетика может быть не единственным способом влияния маток на пол колонии. Они могут решить не использовать сохраненную сперму, что приведет к появлению самцов. Рабочие также могут манипулировать соотношением полов в колонии, не кормя или выборочно убивая определенные личинки.
Другие исследования показали, что доступность пищи также влияет на пол муравьиной колонии. "Когда в колонию сбрасывают дополнительную пищу, она производит меньше самцов", — отметил Брелсфорд.
Значение для экосистем и будущие исследования
Исследовательская группа хочет провести дополнительные исследования, чтобы выяснить, когда гены или факторы окружающей среды играют большую роль в определении пола потомства. Они также хотят изучить, как эти гены работают в разных условиях.
Такие детали в конечном итоге могут помочь сохранить полезных местных муравьев Северной Америки. Брачные полеты, как правило, совпадают с определенными сезонами и температурами. Изменение климата может повлиять на доступность пищи, сроки размножения и в целом нарушить соотношение полов в популяции.
"Муравьи действительно неотъемлемая часть экосистем как одни из самых многочисленных насекомых. Садоводы обычно любят дождевых червей, но муравьи делают похожие вещи для улучшения здоровья почвы", — сказала энтомолог Джессика Парселл.