Однополые популяции термитов научились размножаться без самцов

Энтомологи обнаружили популяции термитов Glyptotermes nakajimai, в которых самцы отсутствуют вовсе, говорится в BMC Biology. Самки в них размножаются исключительно с помощью партеногенеза и образуют процветающие, самовоспроизводящиеся колонии.

Партеногенез («девственное размножение») — развитие яйцеклетки во взрослый организм без оплодотворения, этот механизм размножения встречается у некоторых животных, в том числе у общественных насекомых. Некоторые популяции перепончатокрылых, пчел и муравьев, размножаются с помощью партеногенеза. Но даже если самцы принимают участие в размножении, больше они никак не участвуют в жизни колонии, рабочие особи всегда являются самками.

В отличие от муравьев и пчел, колонии термитов обычно состоят из самцов и самок, которые могут быть как фуражирами, так и солдатами. Известны несколько видов термитов, у которых есть способность к партеногенезу, но большинство этих насекомых размножаются половым путем. Они обитают колониями, в которых есть королева. Она периодически спаривается с находящимся рядом репродуктивным самцом-королем и постоянно откладывает яйца. Один из разнополых видов — Glyptotermes nakajimai — обитает на нескольких островах Японского архипелага. Хотя эти насекомые размножаются половым путем, энтомологи заметили, что в некоторых колониях G.nakajimai нет самцов и предположили, что они каким-то образом «потерялись» в процессе эволюции.

В новом исследовании японские и австралийские биологи под руководством профессора Натана Ло (Nathan Lo) из Сиднейского университета изучили 74 колонии из десяти популяций термитов. В 37 колониях из популяций на островах Кюсю и Сикоку все термиты — репродуктивные и рабочие особи и солдаты — были самками. В остальных колониях в популяциях на Хонсю и более мелких островах обитали как самки, так и самцы.

Чтобы удостовериться, что в однополых колониях обитают только самки, а самцы не прячутся в гнездах, ученые проверили, есть ли сперма в репродуктивных органах у 12 королев из этих колоний. Оказалось, что ее не было ни у одной из них. В то же время в разнополых колониях сперма в придатках у королев была, очевидно, что они регулярно спаривались с королем. Также ученые проверили, как часто появляется потомство из неоплодотворенных яиц в однополых сообществах по сравнению с оплодотворенными яйцами в смешанных. Разница была несущественной — личинки вылупились из 84 процентов неоплодотворенных и 92 процентов оплодотворенных яиц. Более того, в разнополых популяциях из 3,6 процентов неоплодотворенных яиц тоже вылупилось потомство.

Исследователи провели филогенетический анализ термитов из однополых и разнополых популяций и обнаружили, что однополые популяции появились примерно 14,1 миллиона лет назад. Они «потеряли» самцов, а в геноме у самок добавилась еще одна хромосома (вероятно, появилась третья копия 16 хромосомы), что привело к его удлинению.

Авторы статьи предполагают, появление однополых популяций было обусловлено несколькими факторами. Во-первых, предки этих термитов, вероятно, могли «переключиться» на девственное размножение, из неоплодотворенных яиц в колониях таких термитов вылуплялись личинки. Особей, размножавшихся партеногенезом становилось все больше и постепенно они «вытеснили» самцов. Во-вторых, однополые колонии, по-видимому, основывали несколько королев, каждая из которых приносила потомство, тем самым ускоряя рост колонии. Кроме того, присутствие нескольких королев, по-видимому, снижало вероятность заражения патогенами и паразитами. Термиты не могут чистить себя самостоятельно, только другую особь, и королевы, по-видимому, занимались взаимным грумингом и таким образом избегали заболеваний.

Наконец, в-третьих, образованию однополых популяций, возможно, помогла среда обитания. G.nakajimai обитают в сухих лесах и основывают колонии в погибших деревьях, которые служат им одновременно и гнездом, и едой. Поэтому им не нужно искать пищу за пределами гнезда, и это уменьшает вероятность заражения колонии сторонними патогенами и паразитами. Кроме того, если сухое дерево с колонией термитов попадает в воду и его уносит течением, гнездо, скорее всего, не пострадает, а ареал вида расширится. Эту гипотезу подтверждает и тот факт, что G.nakajimai обитают на побережьях и отдаленных островах. Кроме того, если термиты попадают на новую территорию, однополые популяции размножаются с большей эффективностью, чем разнополые.

Ранее биологи показали, как партеногенез и дополнительный набор хромосом помогли подвиду мраморных раков Procambarus fallax распространиться по всей планете. Эти животные появились в результате скрещивания особей, живущих в одном аквариуме, и вместо двойного, как у обычных животных, получили тройной набор хромосом.

Екатерина Русакова

Источник: nplus1.ru

Комментарии: