Муравьиные матки спариваются рядом с домом и производят потомство с инбридингом

Исследование под руководством биолога из Эксетерского университета показало, что матки муравьев остаются близко к родному гнезду в поисках партнера для спаривания, в результате производя тысячи особей с инбридингом.

Работа, опубликованная на этой неделе в журнале American Naturalist, выявила, что матка часто пролетает не дальше 60 метров, прежде чем найти самца, и, вероятно, может состоять с ним в родстве. Матка спаривается только один раз, может жить до 30 лет и продолжит воспроизводство, используя исходную сперму, долгое время после смерти своего партнера.

Таким образом, этот единственный брачный полет определяет судьбу колонии на десятилетия вперед. Колонии с инбридингом производят меньше потомства, а сама матка с инбридингом будет иметь значительно меньшую продолжительность жизни.

У большинства видов муравьев крылатые матки и самцы покидают колонию для поиска партнера, и считается, что это предотвращает инбридинг. Поэтому исследователей озадачивал факт обнаружения особей с инбридингом в диких колониях летающих муравьев. Новое исследование, проведенное в Хельсинкском университете, дает объяснение.

Доктор Эмма Витикайнен, научный сотрудник Центра экологии и охраны природы Эксетерского университета и главный исследователь проекта, была удивлена, обнаружив, насколько близко к дому остаются муравьи.

«90% маток пролетели полмили или меньше от своей родной колонии, в среднем — 60 метров. Самцы летели дальше, в среднем 140 метров, вероятно, потому что они легче и подвижнее маток. Такие различия между полами распространены у животных и снижают вероятность инбридинга. Однако, при ограниченном расселении, эта разница в поведении не предотвратила инбридинг», — сказала она.

Доктор Витикайнен считает, что одно из объяснений такому поведению — разное время созревания крылатых муравьев в разных колониях, что ограничивает пул потенциальных партнеров во время брачного полета. В результате матка вынуждена искать партнера ближе к дому, который может оказаться ее родственником.

«Инбридинг влечет за собой вредные последствия. Поэтому понимание того, как животные расселяются и избегают спаривания с родственниками, имеет решающее значение», — добавила она.

«Муравьи — очень важная часть экосистемы, и они уязвимы к изменению среды обитания и потере генетического разнообразия. В колонии могут быть тысячи рабочих особей, но цифры обманчивы: рабочие стерильны и являются дочерьми всего одной матки и ее давно умершего партнера, чью сперму она хранила живой в специальном органе».

Исследователи провели три лета, наблюдая за утренними брачными полетами муравья Formica exsecta (узкоголовый муравей) на островах Зоологической станции Твярминне Хельсинкского университета в Южной Финляндии. Они собирали недавно спарившихся маток и использовали генетические маркеры, чтобы отследить родные колонии маток и самцов (отцов колонии). Это позволило исследователям рассчитать расстояние, которое пролетели муравьи, а также оценить, насколько близкородственными были партнеры.