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 Брачная стратегия пернатых напрямую определяет их потребность в сексуальной разрядке. Британские биологи проанализировали поведение 120 видов птиц и выяснили, что животные без постоянного партнера прибегают к самоудовлетворению значительно чаще тех, кто образует крепкие пары. Исследование показало, что привычка тереться о ветки служит естественным эволюционным механизмом для сброса гормонального напряжения, а не патологическим следствием жизни в клетке: в дикой природе этот процесс происходит даже активнее, чем в зоопарках.
Ученые проверили ключевую гипотезу эволюции. Согласно этой концепции, естественный отбор поддерживает гены, которые полезны в начале жизни, даже если в старости они приводят к тяжелым болезням и гибели.
Российский средний класс нельзя считать единой и одинаково устойчивой социальной группой. За схожим уровнем доходов скрываются совершенно разные финансовые стратегии, образ жизни и степень стабильности. К такому выводу пришли социологи Высшей школы экономики.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
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