Эволюционный распад «социальной» хромосомы у муравьёв

Учёные из Лондонского университета королевы Марии обнаружили, что в социальной хромосоме огненных муравьёв накапливаются вредные мутации, вызывающие её дегенерацию.

Эта хромосома, открытая в 2013 году, определяет, будет ли в колонии Solenopsis invicta одна матка или несколько. Такая адаптивность к разным средам помогла виду стать высокоинвазивным вредителем по всему миру.

Ключевые результаты исследования

В новом исследовании, опубликованном в eLife, команда впервые детально проанализировала активность всех генов в социальной хромосоме. Было установлено:

• В одной из версий социальной хромосомы накапливаются вредные мутации, ведущие к её вырождению.
• Большая часть недавней эволюции этих хромосом — это попытки компенсировать эти вредные мутации.

Эволюционный конфликт и его цена

Обычно естественный отбор не может одновременно оптимизировать гены для двух разных типов социальной организации. Социальная хромосома решает эту проблему, группируя гены, адаптированные к каждой форме. Однако это решение препятствует удалению вредных мутаций из генома, и они со временем накапливаются.

«Наши результаты показывают, что изначальная польза от объединения генов в социальную хромосому имеет свою цену. Спустя миллион лет большинство различий между социальными хромосомами обусловлено накоплением негативных мутаций», — пояснил ведущий автор работы доктор Мартинес-Руис.

Социальные хромосомы огненных муравьёв — редкий пример прямой связи генов и социального поведения. Они работают аналогично половым X и Y хромосомам у человека.

Будущее хромосомы

Доктор Вурм, старший автор исследования, отметил: «Остальная часть генома очень быстро адаптируется в ответ на негативные мутации. Эволюция работает, добавляя "заплатки" к неидеальным решениям».

Несмотря на дегенерацию, социальные хромосомы вряд ли исчезнут в ближайшее время, так как это потребовало бы масштабной и обычно летальной перестройки хромосом. Однако в долгосрочной эволюционной перспективе это возможно. Учёные продолжают исследовать, необходимы ли социальные хромосомы для изменений в социальной организации у других видов муравьёв.