Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Муравьиные матки научились клонировать самцов другого вида для спаривания с дочерьми
Королевы иберийских муравьев-жнецов производят не только потомство своего вида, но и с помощью клонирования выводят самцов другого вида. После появления на свет «чужаки» становятся отцами всех рабочих особей в колонии. О муравьином парадоксе, который меняет привычные представления о размножении и выживании муравьиных колоний, ученые знали давно, но не было достаточно данных, чтобы в нем разобраться. Теперь они появились.
Во время экспедиции на итальянский остров Сицилия команда биологов под руководством Джонатана Ромигье (Jonathan Romiguier) из Университета Монпелье во Франции изучила иберийских муравьев-жнецов (Messor ibericus) и обнаружила у них одну странность. Выяснилось, что во всех колониях рабочие муравьи — стерильные самки, которые живут от нескольких недель до нескольких лет — были гибридами. Примерно половина их ДНК совпала с ДНК степного муравья-жнеца (Messor structor), то есть с представителем другого вида.
Тогда Ромигье и его коллеги предположили, что вероятнее всего самки появились на свет от самцов Messor structor, которые родились после спаривания их «отцов» с королевой Messor ibericus. Межвидовое скрещивание происходит у некоторых других видов муравьев, но пока ученые не знают почему. Существует два наиболее вероятных объяснения. Первое — гетерозис, когда потомство от смешения двух близкородственных видов получается более жизнеспособным и здоровым.
Второе объяснение может скрываться в уникальной генетической проблеме Messor ibericus. Когда королева спаривается с самцами своего вида, все потомство развивается в новых королев. Рабочие не появляются, а без них колония обречена на гибель. Спаривание с представителями другого вида может быть эволюционным механизмом, помогающим обойти это препятствие.
Но загадка в том, что колонии Messor ibericus встречаются и в регионах, где Messor structor вовсе не живут. Например, на той же Сицилии. И все же там в гнездах исследователи находили странных самцов без волосков на теле, похожих на Messor structor. Как такое возможно?
Разобраться в парадоксе помог генетический анализ «чужаков». Ромигье и его коллеги исследовали митохондриальную ДНК таких самцов — небольшой участок генома, который передается исключительно по материнской линии. Оказалось, она принадлежала виду Messor ibericus. Это означало только одно: матерью самцов Messor structor была королева Messor ibericus.
Чтобы проверить гипотезу, ученые собрали почти 50 колоний иберийских муравьев-жнецов и два года наблюдали за ними в лаборатории. Выведение самцов в неволе — задача крайне сложная. Однако удача все же улыбнулась исследователям, когда в лаборатории родились три гибридных самца. Это стало доказательством: королева Messor ibericus действительно способна производить на свет самцов двух видов — своего и чужого.
Каким же образом происходит оплодотворение, ведь в исследуемых колониях не было живых представителей другого вида? Единственное возможное объяснение — клонирование «чужаков» из спермы Messor structor, хранящейся в специализированном органе, называемом сперматекой.
Яйцо королевы содержит ее собственный генетический материал. Если яйцо не оплодотворено сперматозоидом, из него развивается самец Messor ibericus, если оплодотворено — самка (будущая королева). То есть самцы своего вида происходят прямо из генов матери, без отцовского вклада, самки — наоборот, с участием отца. Первый способ размножения называют гаплодиплоидным.
Если в прошлом королева Messor ibericus спарилась с самцами своего вида и Messor structor, в ее сперматеке хранятся два типа спермы: «своя» (от Messor ibericus) и «чужая» (от Messor structor). Когда королева производит на свет самца Messor structor, она использует «чужую» сперму. Но применяет ее не по прямому назначению, не для оплодотворения яйцеклетки, а как генетический контейнер для клона. Происходит не оплодотворение, а замещение генетического материала яйцеклетки генетическим материалом сперматозоида.
Сперматозоид Messor structor, по-видимому, полностью уничтожает или деактивирует ядерную ДНК яйцеклетки королевы. После этого ДНК самца Messor structor, используется для создания эмбриона. Единственное, что остается от королевы-матери в яйце, — митохондриальная ДНК. В результате получается копия (клон) самца, поскольку воспроизводятся гены отца, а вклад матери минимален.
Такое решение природы обеспечивает выживание колонии. Королевы производят на свет два типа репродуктивных самцов. Ее дочери, будущие королевы, спариваются с самцами своего вида, Messor ibericus, чтобы произвести новое поколение маток. А для создания армии рабочих дочери используют самцов-клонов Messor structor. Их сперма дает жизнеспособное гибридное потомство рабочих, а также новых клонированных самцов Messor structor для будущих поколений.
В природе известны случаи, когда сперма самца одного вида «обманывает» яйцеклетку самки другого вида, заставляя ее производить чужеродное потомство. Но такой паразитизм выгоден только самцу. У иберийских муравьев-жнецов все устроено иначе, им выгоден симбиоз.
Королевы не могут обойтись без клонированных самцов, чтобы поддерживать жизнедеятельность колонии, а те, в свою очередь, нуждаются в королеве, чтобы воспроизвести себе подобных. Кроме того, «чужаки» живут и защищаются благодаря гибридным рабочим, которые кормят и охраняют всех. И еще важное: нет свидетельств, что клоны Messor structor когда-либо спаривались с самками своего вида, то есть они не возвращаются к «родной» половой репродукции.
Поскольку клоны Messor structor не получают новых генов извне, они накапливают опасные мутации. Это делает всю линию уязвимой и в долгосрочной перспективе может привести к ее вырождению. Однако пока механизм работает. Колонии Messor ibericus успешно распространяются по Средиземноморью, занимая даже те регионы, где Messor structor ранее не встречался.
Результаты исследования представлены в журнале Nature.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
На Меркурии может появиться первый в истории «вечный рассвет»: ученые предложили отправить туда планетоход, который будет постоянно ехать вдоль границы дня и ночи. Подход открывает путь к изучению одного из самых загадочных миров Солнечной системы без риска разрушительного перегрева.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии