Mrówki z genami władzy

Organizacja wewnątrz koloni mrówek wydaje się być oparta na równouprawnieniu i podziale kastowym. Okazuje się być to mitem ponieważ poszczególne linie genetyczne samców i samic ostro walczą o utrzymanie swojej dominacji i przekazanie własnych genów.

Prace przeprowadził międzynarodowy zespół z udziałem Bill Hughes z Uniwersytetu w Leeds i Jacobusem Boomsma z Uniwersytetu Kopenhaskiego. Do testów DNA wybrano 5 koloni mrówek grzybiarek (mrówki prowadzące podziemne ogrody z hodowlami odżywczych grzybów). Główne analizy skupiono na określeniu prawdopodobieństwa, że dana larwa zostanie królową.

Jak u większości owadów społeczny przyjęto, że zdecydowaną rolę odgrywa tu sposób odżywiania. Z wszystkich zapłodnionych jaj wylęgają się samice, z których wyrastają królowe, robotnice lub żołnierze. Samce wylęgają się z jaj niezapłodnionych (dlatego mają o połowę mniejsze DNA). Larwy, które mają zostać królowymi dostają pokarm o innym składzie niż pozostałe. Powoduje to ich inny wzrost i rozwój. To, którą larwę jak karmić robotnice wiedzą na podstawie feromonów (związków zapachowych).

Dokładne strategie są znacznie zmienna u różnych gatunków. Jednak zawsze opierają się na pożywieniu i feromonach. Owady społeczne już jako larwy maja odpowiednie gruczoły wydzielające feromony pozwalające im kontaktować się i współdziałać z innymi osobnikami. Aby w koloni nie powstawało za dużo larw przyszłych królowych pilnuje obecna królowa, wydzielając feromony zakazujące karmić larwy inaczej niż na robotnice. Gdy, królowa słabnie (np. starzej się) lub zmienia się jej cykl (np. na wiosnę) zmieniają się wydzielane przez nią feromony. Robotnice zaczynają karmić larwy na królowe, a te natychmiast zaczynają uwalniać feromon zakazujący karmić na królowe larwy w najbliższym ich sąsiedztwie. Zgodnie z tym schematem wszystkie larwy samice mają szanse zostać królowymi.

Gdyby całą kolonię mrówek porównać do jednego organizmu, to w naszym ciele funkcje feromonów pełnią hormony. Ich wydzielanie zaczyna się już w okresie płodowym i trwa przez całe życie. Wpływają one na wzrost i działanie poszczególnych organów oraz ich skoordynowaną współpracę np. podczas wysiłku.

U badanych mrówek w przedstawionym wyżej schemacie pojawili się oszuści. Niektóre samce w badanych koloniach szukały zabezpieczenia dla swoich genów przez, zwiększenie ich szans do użycia przy produkcji królowych niż robotnic. Tym samy zwiększają ich szanse do przekazania następnym pokoleniom. Sterylne robotnice nie dają takich szans. Potwierdziły to wykonane przez naukowców badania genetycznych odcisków palca (pozwalające określić pochodzenie osobnika, np. ojcostwo). Badacze określili je samcami z „genami królewskimi”. Ich potomstwo uzyskiwało większe szanse na zostanie królową niż inne larwy.

Inną strategię walki genów o władzę zaobserwowano u jednego z gatunków mrówek ognistych (Wasmannia auropunctata). Prowadzą one genetyczną wojnę płci. Badania przeprowadził międzynarodowy zespół z Denis Fournier z Université Libre de Bruxelles w Belgii.

Nasienie samców może doprowadzić do zmian w rozwijającym się zapłodnionym jaju dezaktywując żeńskie DNA i powodować narodzenie się samców będących klonami swych ojców. Równocześnie królowa może wytwarzać jaj z których rozwiną się samice będące jej dokładnymi kopiami - klonami.

Jak podaje Fournier przy tym sposobie walki płci samców można by wręcz uznać za osobny gatunek, pasożytujący na samicach.

Do odkrycia doszło przypadkiem w trakcie analiz porównawczych DNA koloni zasiedlających siedziby ludzki i dżungle. O ile robotnice miały pełne DNA to samce i samice tylko jego połowę. Normalnie taki schemat powinny wykazać tylko samce.

Źródło:
- ScienceDaily, 16.03.2008r., Royal Corruption Is Rife In The Ant World,
- David Queller, 30.06.2005r., Evolutionary biology: Males from Mars, Nature 435, 1167-1168 (30 June 2005) | doi:10.1038/4351167a; Published online 29 June 2005