Конфликт генов у медоносных пчел подтверждает теорию альтруизма
Исследователи, используя современные генетические подходы, получили убедительные доказательства в поддержку давней, но горячо обсуждаемой эволюционной теории кин-отбора. Эта теория предполагает, что альтруистическое поведение возникает как способ передачи генов следующему поколению.
Учёные исследовали кин-отбор на примере социального поведения рабочих пчел (все они — самки). Они обнаружили, что:
- Материнские гены (matrigenes), унаследованные от матки, направляют альтруистическое поведение рабочих: они отказываются от производства собственного потомства, чтобы помогать выращивать своих братьев и сестер.
- Когда матка умирает, рабочие могут начать эгоистично конкурировать друг с другом, чтобы откладывать яйца. Отцовские гены (patrigenes), унаследованные от разных отцов, направляют это эгоистичное поведение.
«Наши исследования показывают, что на самом деле существует конфликт — внутригеномный конфликт — между генами, унаследованными от отца, и генами, унаследованными от матери», — пояснила Кристина Грозингер.
Почему возникает конфликт?
Конфликт возникает из-за неравного распределения материнских и отцовских генов среди рабочих пчел:
- Все рабочие в колонии имеют одинаковый набор материнских генов от общей матки.
- Отцовские гены у них разные, так как матка спаривалась с 10 и более самцами.
Если рабочая пчела ведёт себя альтруистично и помогает выращивать потомство своих сестёр, она обеспечивает передачу своих материнских генов. Однако больше её отцовских генов перейдёт к следующему поколению, если она будет вести себя эгоистично и откладывать собственные яйца.
«Оказывается, когда матка умирает, рабочие пчелы ведут себя так, как хотят их отцы, производя сыновей, когда это возможно», — сказал Дэвид Квеллер.
Экспериментальное подтверждение
До появления современных геномных инструментов проверить предсказания модели Квеллера (2003 г.) было невозможно. В эксперименте исследователи:
- Создали 18 различных скрещиваний самцов и самок двух генетических линий пчел (африканизированных и европейских).
- Поместили потомство рабочих пчел без матки, стимулируя некоторых к откладке яиц.
- Обнаружили, что репродуктивные признаки рабочих (размер яичников и активность) сильнее зависели от отцовских генов.
- Проанализировали более 100 000 однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), чтобы определить, какие РНК в потомстве произведены материнскими, а какие — отцовскими генами.
- Установили, что с поведением по откладке яиц у рабочих была сильно связана экспрессия именно отцовских генов, но не материнских.
Этот внутригеномный конфликт поддерживает теорию кин-отбора, впервые предложенную Уильямом Гамильтоном в 1964 году. Результаты исследования опубликованы 11 января в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.