Ученые исследуют эволюцию "социального супергена" у красного огненного муравья

Ученые из Лондонского университета королевы Марии (QMUL) обнаружили, что хромосома, определяющая социальную организацию колоний высокоинвазивного огненного муравья, вероятно, эволюционировала в результате единичного события, а не постепенно.

Красные огненные муравьи образуют два типа колоний: одни имеют одну матку, другие — десятки маток. Ранее команда установила, что тип колонии определяется хромосомой, несущей один из двух вариантов региона "супергена", содержащего более 500 генов.

В новой статье, опубликованной в журнале Molecular Ecology, команда из Школы биологических и химических наук QMUL секвенировала ДНК и сравнила геномы двух типов особей: несущих вариант супергена для колоний с одной маткой и несущих вариант для колоний с множеством маток.

Ключевые выводы:

  • Сравнение показало, что две версии хромосомы однородно различаются по всей длине супергена. Это указывает, что происхождение этой системы определения социальной организации связано с единичным событием, например, крупной хромосомной перестройкой.
  • В варианте супергена, ответственном за колонии с множеством маток, обнаружено большое количество неблагоприятных мутаций.
  • Вероятно, лишь несколько генов из сотен в регионе супергена ответственны за различия в социальной организации. Преимущества наличия нескольких маток в колонии перевешивают затраты от неблагоприятных мутаций.

Эволюционный контекст и значение:

  • Социальная хромосома муравья эволюционировала схожим образом с Y-хромосомой млекопитающих, которая также накопила неблагоприятные мутации, хотя и контролирует социальную организацию, а не пол.
  • Красный огненный муравей (Solenopsis invicta — "непобедимый") — инвазивный вредитель, распространившийся из Южной Америки в США, Китай, Австралию. Контроль над его распространением затруднен.
  • Открытие может помочь в разработке новых стратегий борьбы с вредителем. Пестицид, нарушающий социальную организацию вида, можно создать, нацелившись на гены в регионе супергена.
  • Поскольку в варианте супергена для колоний с множеством маток почти нет генетического разнообразия, у муравьев будет ограниченный потенциал для эволюции устойчивости к такому пестициду.