Среди хищных муравьев, известных как клональные рейдеры, рабочие муравьи, называемые разведчиками, выслеживают гнезда других видов муравьев, а затем нанимают больше рабочих, чтобы помочь украсть детенышей этого вида, чтобы они стали пищей для их собственной колонии (первое видео ниже). Но, по крайней мере, в одной колонии у этих рабочих выросли крылья, как у муравьиной матки, и они не двигаются с места, не покидая комфорт своего гнезда (второе видео ниже). Это связано с тем, что генетическая мутация превратила их в паразитических бездельников, которые лишь откладывают яйца и потребляют пищу, собранную другими, сообщили исследователи на прошлой неделе в Текущая биология. Эти недавно обнаруженные паразиты могут быть примером того, как мутации в «супергенах» или кластерах генов, которые наследуются вместе, могут разогнать эволюцию до варп-скорости.
«Эта работа представляет собой самое четкое на сегодняшний день доказательство того, что сложный набор признаков может появиться на одном мутационном этапе», — говорит Джессика Перселл, биолог-эволюционист из Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR), которая не участвовала в работе. То, что такие генетические изменения могут привести к быстрой эволюции, было предложено более десяти лет назад, но убедительных доказательств этой идеи не было, добавляет Кристиан Рабелинг, биолог-эволюционист из Университета Хоэнхайма, который также не участвовал в новом исследовании. «Теперь они показывают, что нечто подобное действительно может произойти».
Клональные рейдеры (Ooceraea biroi) — это коренастые муравьи длиной около 1 миллиметра, которые возникли в Бангладеш и с тех пор стали инвазивными вредителями в Китае, Индии, а также на тропических и субтропических островах по всему миру. В то время как у большинства видов муравьев есть королева, которая откладывает яйца, в то время как рабочие собирают пищу для нее и детенышей колонии, а также для себя, у клональных налетчиков нет королев. Вместо этого рабочие откладывают яйца, которые развиваются как новые рабочие, клоны самих себя. Клональные рейдеры в значительной степени полагаются на обоняние, чтобы сотрудничать, когда они ищут другие муравьиные гнезда для набегов, и ученые обнаружили, что они могут быть полезными объектами для изучения общественных насекомых.
В 2015 году исследователи из Университета Рокфеллера заметили, что у нескольких рабочих из клональной колонии рейдеров, собранных на Окинаве, Япония, были крылья — как обычно у маток муравьев — в первые несколько дней их взрослой жизни. Более того, у их детенышей также развились крылья, что указывает на то, что структуры возникли в результате генетической мутации, которая могла быть передана следующему поколению. Но крылья были не единственным изменением, вызванным мутацией, и понимание ее полного воздействия оказалось «отличной детективной историей», — говорит Алан Брелсфорд, генетик-эволюционист UCR, не участвовавший в работе.
В течение следующих 7 лет энтомолог Уоринг «Бак» Трайбл, ведущий автор нового исследования, тестировал и наблюдал за крылатыми клонами-налетчиками и обнаружил, что они откладывают больше яиц, чем их товарищи по гнезду, и с гораздо меньшей вероятностью покидают гнездо, чтобы разведать или совершить набег на других. муравьиные гнезда. Эти аберрантные муравьи идеально пример муравьиного паразитаТрайбл, ныне работающий в Гарвардском университете, и его коллеги сообщили в Текущая биология.
Паразитические муравьи не редкость. Около 400 видов муравьев незаметно и невредимо живут в гнездах других муравьев — как правило, другого вида — и зависят от рабочих, которые обеспечивают их и их детенышей в безопасности и сытости. Но большинство этих муравьев были незваными гостями в течение миллионов лет, и, вероятно, потребовалось много тысяч лет, чтобы стать такими успешными гостями, что затрудняет определение необходимых шагов. Напротив, переход в этой единственной клональной колонии рейдеров занял всего одно поколение, что значительно облегчило изучение. «Он обеспечивает беспрецедентное представление об условиях очень, очень скоро после появления новой мутации», — говорит Перселл.
Трайбл приписывает эту быструю трансформацию мутациям в супергене, содержащем гены, кодирующие несколько признаков, определяющих внешний вид и поведение рабочих. Но поскольку все муравьи являются клонами, его команда не может провести обычный эксперимент по размножению особей с мутацией и без нее, чтобы подтвердить, что причиной является эта ДНК. Однако команда Трайбла обнаружила, что большая часть генетических различий между муравьиными паразитами и их родственниками-хозяевами заключается в этом супергене. «Это показывает, что изменение в одной области генома может сместить положение муравья в спектре от рабочего до царственного», — говорит Брелсфорд.
Трайбл считает, что многие из современных социальных паразитов муравьев возникли таким образом, и что только со временем паразит стал отдельным видом от своего хозяина. Но Рабелинг не так уверен. Он отмечает, что среди муравьев социальный паразитизм развивался примерно 91 раз. «Я бы не стал предполагать, что все социальные паразиты развивались по одному и тому же механизму».