Вид мравка, тичаща из Южна Европа, е първото открито животно, което клонира мъжки индивиди от друг вид.
Същата царица на иберийските мравки жътвари (Messor ibericus) е произвела окосмения мъжки Messor ibericus (вляво) и безкосмения мъжки Messor structor (вдясно), въпреки че са членове на далечно свързани видове. (Снимка: Джонатан Ромигуиер, Яник Жуве и Лоран Солдати)
Цариците мравки в Южна Европа произвеждат мъжки клонинги на съвсем различен вид – разрушавайки наръчника с репродуктивната биология и предполагайки, че трябва да преосмислим разбирането си за видовите бариери.
Работничките в колониите на иберийските мравки-жътвари (Messor ibericus) са всички хибриди, като цариците трябва да се чифтосват с мъжки от далечно роднински вид, Messor structor, за да поддържат функционирането на колонията. Но изследователите откриха, че някои популации на иберийските мравки-жътвари нямат колонии от M. structor наблизо.
„Това беше много, много необичайно. Искам да кажа, беше нещо като парадокс“, каза пред Live Science съавторът на изследването Джонатан Ромигуиер, еволюционен биолог в университета в Монпелие. Екипът първоначално смятал, че има проблем с вземането на проби, но впоследствие открили 69 региона, където това е така.
„Трябваше да се изправим пред фактите и да се опитаме да видим дали има нещо специално в колониите на Messor ibericus“, каза Ромигуиер.
В стремежа си да разрешат този парадокс, Ромигуиер и екипът му откриха, че иберийските мравки-майки също снасят яйца, съдържащи мъжки мравки M. structor, като тези мъжки в крайна сметка стават бащи на работничките. Това откритие, публикувано в списание Nature, е първият път, когато е регистрирано животно, което произвежда потомство от друг вид като част от нормалния си жизнен цикъл.
„В ранните етапи това беше нещо като шега в екипа“, каза Ромигуиер. „Но колкото повече резултати получавахме, толкова повече се превръщаше в хипотеза, а не в шега.“
Мравките са еусоциални насекоми, което означава, че техните колонии образуват кооперативни суперорганизми, съставени предимно от безплодни женски, наречени работнички, и малък брой репродуктивни женски, наречени майки. Мъжките съществуват единствено, за да оплодят майките по време на брачния си полет и умират скоро след това.
Майките се чифтосват само веднъж в живота си и съхраняват спермата от тази среща в специален орган. След това тя черпи от този запас от сперма, за да снесе нови яйца, съдържащи един от трите вида потомство: майки, работнички или мъжки.
Иберийските мравки-жътвари обаче, чифтосващи се с мъжки от собствения си вид, могат да произвеждат само нови майки. Смята се, че това е резултат от егоистични гени на майките, където ДНК от мъжкия M. ibericus гарантира оцеляването му през поколенията, като насочва ларвите да произвеждат плодовити майки, а не безплодни работнички - известни като „царски измамници“.
Тези две мравки споделят една и съща митохондриална ДНК, но различна ядрена ДНК. (Снимка: Джонатан Ромигуиер, Яник Жуве и Лоран Солдати)
За да избегнат това, цариците трябва да използват сперма от мъжки мравки M. structor, за да произведат своите работнички.
Ето защо наличието на процъфтяващи изолирани колонии M. ibericus е било такава загадка.
За да намерят отговори, изследователите първо са взели проби от 132 мъжки от 26 иберийски колонии мравки-жътвари, за да разберат дали има мъжки M. structor. Те са открили, че 58 са покрити с окосмяване, а 74 са без окосмяване. По-внимателното изследване на ядрените геноми на подмножество от тези мравки разкри, че всички окосмени са M. ibericus, а всички плешиви са M. structor.
Но това не е доказателство, че цариците са снасяли мъжки яйца от два различни вида - може да е имало някои скрити царици M. structor, които са произвели някой мъжки. Така екипът секвенира митохондриалната ДНК, която се предава от майката, на 24 от мъжките мравки M. structor и е установил, че тя произхожда от същата майка като мъжките съквартиранти на M. ibericus.
„Това беше детайлът, който ме накара да осъзная, че „може би сме на път към нещо много, много, много голямо“, каза Ромигуиер.
След това екипът отделил 16 царици от лабораторни колонии и изследвал генетичните последователности на прясно снесените им яйца. Те открили, че 9% от яйцата им съдържат мравки M. structor. След това те директно наблюдавали една царица, произвеждаща мъжки от двата вида, като наблюдавали нейните потомци седмично в продължение на 18 месеца.
Всички тези открития заедно показват, че иберийските царици на мравките-жътвари клонират мъжки от M. structor и не предават собствената си ядрена ДНК. Сега изследователите трябва да установят точния механизъм, който стои в основата на това клониране, каза Ромигуиер, и да открият в кой момент се премахва майчината ДНК.
Денис Фурние, еволюционен биолог и еколог от Свободния университет в Брюксел, Белгия, който не е участвал в изследването, каза, че е било „почти като научна фантастика“, когато за първи път е научил за това откритие. „Това е изумително! Повечето от нас знаят, че границите между видовете са твърди, но ето система, при която мравките редовно ги пресичат като част от нормалния живот“, каза той пред Live Science в имейл.
Екипът е нарекъл тази нова репродуктивна система „ксенопаритет“, което означава раждане на различен вид. Ромигуиер каза, че екипът не е съвсем сигурен кога тази система се е появила за първи път при иберийските мравки жътвари, но е някъде между разделянето на M. ibericus и M. structor по различни еволюционни пътища преди 5 милиона години и преди няколко хиляди години.
„Това откритие е чудесно напомняне да останем отворени за неочакваното“, каза Фурние, отбелязвайки, че откритието отваря нови въпроси за сътрудничеството, конфликта и зависимостта в природата. „Сега, след като знаем, че подобна система е възможна, е вълнуващо да си помислим, че стари, озадачаващи данни може внезапно да придобият смисъл в светлината на това откритие“, добави той.
Източник за статията
Цариците мравки в Южна Европа произвеждат мъжки клонинги на съвсем различен вид – разрушавайки наръчника с репродуктивната биология и предполагайки, че трябва да преосмислим разбирането си за видовите бариери.
Работничките в колониите на иберийските мравки-жътвари (Messor ibericus) са всички хибриди, като цариците трябва да се чифтосват с мъжки от далечно роднински вид, Messor structor, за да поддържат функционирането на колонията. Но изследователите откриха, че някои популации на иберийските мравки-жътвари нямат колонии от M. structor наблизо.
„Това беше много, много необичайно. Искам да кажа, беше нещо като парадокс“, каза пред Live Science съавторът на изследването Джонатан Ромигуиер, еволюционен биолог в университета в Монпелие. Екипът първоначално смятал, че има проблем с вземането на проби, но впоследствие открили 69 региона, където това е така.
„Трябваше да се изправим пред фактите и да се опитаме да видим дали има нещо специално в колониите на Messor ibericus“, каза Ромигуиер.
В стремежа си да разрешат този парадокс, Ромигуиер и екипът му откриха, че иберийските мравки-майки също снасят яйца, съдържащи мъжки мравки M. structor, като тези мъжки в крайна сметка стават бащи на работничките. Това откритие, публикувано в списание Nature, е първият път, когато е регистрирано животно, което произвежда потомство от друг вид като част от нормалния си жизнен цикъл.
„В ранните етапи това беше нещо като шега в екипа“, каза Ромигуиер. „Но колкото повече резултати получавахме, толкова повече се превръщаше в хипотеза, а не в шега.“
Мравките са еусоциални насекоми, което означава, че техните колонии образуват кооперативни суперорганизми, съставени предимно от безплодни женски, наречени работнички, и малък брой репродуктивни женски, наречени майки. Мъжките съществуват единствено, за да оплодят майките по време на брачния си полет и умират скоро след това.
Майките се чифтосват само веднъж в живота си и съхраняват спермата от тази среща в специален орган. След това тя черпи от този запас от сперма, за да снесе нови яйца, съдържащи един от трите вида потомство: майки, работнички или мъжки.
Иберийските мравки-жътвари обаче, чифтосващи се с мъжки от собствения си вид, могат да произвеждат само нови майки. Смята се, че това е резултат от егоистични гени на майките, където ДНК от мъжкия M. ibericus гарантира оцеляването му през поколенията, като насочва ларвите да произвеждат плодовити майки, а не безплодни работнички - известни като „царски измамници“.
За да избегнат това, цариците трябва да използват сперма от мъжки мравки M. structor, за да произведат своите работнички.
Ето защо наличието на процъфтяващи изолирани колонии M. ibericus е било такава загадка.
За да намерят отговори, изследователите първо са взели проби от 132 мъжки от 26 иберийски колонии мравки-жътвари, за да разберат дали има мъжки M. structor. Те са открили, че 58 са покрити с окосмяване, а 74 са без окосмяване. По-внимателното изследване на ядрените геноми на подмножество от тези мравки разкри, че всички окосмени са M. ibericus, а всички плешиви са M. structor.
Но това не е доказателство, че цариците са снасяли мъжки яйца от два различни вида - може да е имало някои скрити царици M. structor, които са произвели някой мъжки. Така екипът секвенира митохондриалната ДНК, която се предава от майката, на 24 от мъжките мравки M. structor и е установил, че тя произхожда от същата майка като мъжките съквартиранти на M. ibericus.
„Това беше детайлът, който ме накара да осъзная, че „може би сме на път към нещо много, много, много голямо“, каза Ромигуиер.
След това екипът отделил 16 царици от лабораторни колонии и изследвал генетичните последователности на прясно снесените им яйца. Те открили, че 9% от яйцата им съдържат мравки M. structor. След това те директно наблюдавали една царица, произвеждаща мъжки от двата вида, като наблюдавали нейните потомци седмично в продължение на 18 месеца.
Всички тези открития заедно показват, че иберийските царици на мравките-жътвари клонират мъжки от M. structor и не предават собствената си ядрена ДНК. Сега изследователите трябва да установят точния механизъм, който стои в основата на това клониране, каза Ромигуиер, и да открият в кой момент се премахва майчината ДНК.
Денис Фурние, еволюционен биолог и еколог от Свободния университет в Брюксел, Белгия, който не е участвал в изследването, каза, че е било „почти като научна фантастика“, когато за първи път е научил за това откритие. „Това е изумително! Повечето от нас знаят, че границите между видовете са твърди, но ето система, при която мравките редовно ги пресичат като част от нормалния живот“, каза той пред Live Science в имейл.
Екипът е нарекъл тази нова репродуктивна система „ксенопаритет“, което означава раждане на различен вид. Ромигуиер каза, че екипът не е съвсем сигурен кога тази система се е появила за първи път при иберийските мравки жътвари, но е някъде между разделянето на M. ibericus и M. structor по различни еволюционни пътища преди 5 милиона години и преди няколко хиляди години.
„Това откритие е чудесно напомняне да останем отворени за неочакваното“, каза Фурние, отбелязвайки, че откритието отваря нови въпроси за сътрудничеството, конфликта и зависимостта в природата. „Сега, след като знаем, че подобна система е възможна, е вълнуващо да си помислим, че стари, озадачаващи данни може внезапно да придобият смисъл в светлината на това откритие“, добави той.
Tags:
Животни и растения