Расшифровка поведенческих различий у клонов муравьев

Генетически идентичные клоновые муравьи демонстрируют удивительное разнообразие в своей реакции на сладость, согласно новому исследованию в журнале Royal Society Open Science. Хотя различия в поведении и предпочтениях внутри вида обычно объясняются генетической вариацией, причина множественных фенотипов менее очевидна для муравьев, являющихся идентичными клонами.

Колонии некоторых видов муравьев, таких как Strumigenys membranifera, размножаются бесполым путем, клонируя себя, и поэтому имеют одинаковые гены, за исключением случайных мутаций. Следовательно, их реакция на подслащенную воду должна быть одинаковой, если она предопределена с рождения.

Эколог Эйсукэ Хасэгава из Университета Хоккайдо и коллеги проверили, насколько концентрированным должен быть раствор сахарозы, чтобы отдельный муравей выпил его в течение одной минуты после обнаружения. Это указывало на порог реакции муравьев. Они обнаружили значительные различия между 82 рабочими из двух групп клоновых муравьев. Некоторые предпочитали 1-процентный раствор сахара — эквивалент диетической газировки, — в то время как другие не пили, пока концентрация не достигала 10 процентов — как в обычной газировке.

У команды было три гипотезы: порог может устанавливаться на стадии личинки и оставаться неизменным; он может только увеличиваться или уменьшаться с возрастом; или он может случайным образом определяться внешними факторами во взрослом состоянии.

Они наблюдали, что муравьи, недавно превратившиеся из личинок во взрослых особей, имели гораздо более сильное предпочтение к концентрированным растворам сахарозы, чем более старые взрослые особи. Более того, 44 процента взрослых муравьев изменили свой порог между первым тестом и повторным тестом месяц спустя. У одних он повысился, у других понизился, в то время как третьи сохранили первоначальное предпочтение.

Эти результаты показали, что порог не устанавливается на стадии личинки и может меняться у взрослых особей со временем, но не определяется исключительно старением. Это убедительно свидетельствует о вовлеченности эпигенетических модификаций — химических изменений ДНК, влияющих на функции генов. Исследователи планируют провести дальнейшие исследования, чтобы подтвердить, что эпигенетические изменения происходят в геномах клоновых муравьев.

Цель всего этого разнообразия остается неясной, но экологи обнаружили, что вариация порога реакции способствует долгосрочному выживанию колоний общественных насекомых, таких как пчелы и муравьи. Например, команда Хасэгавы ранее обнаружила, что колонии с активными и ленивыми муравьями имели сниженную краткосрочную продуктивность, но существовали дольше, чем колонии только с активными рабочими.

«Наше исследование показывает, что даже клоновые колонии имеют поведенческие вариации, которые могут влиять на выживание колонии. Это важно в том смысле, что временная эпигенетическая регуляция может привести к постоянным изменениям в геноме и, следовательно, к эволюции», — говорит Хасэгава.