Sam Gregory skrev dette indlæg som et projekt for Dr. Stacy Krueger-Hadfields videnskabelige Kommunikationskursus ved University of Alabama i Birmingham. Sam tjente en BS i biologi og BFA i studiekunst fra Birmingham-Southern College, og forfølger i øjeblikket en MS i biologi ved UAB. Han er fascineret af Alabamas forskellige økosystemer, især de i øjeblikket truede leddyrsamfund, der tjener en grundlæggende rolle i disse systemer.
i en nylig artikel vurderede forskere reproduktive systemer inden for Cataglyphis, en slægt af ørkenmyrer (Kuhn et al., 2020). To usædvanlige systemer var blevet observeret inden for slægten. For at forstå cataglyphis reproduktion skal man dog først forstå konventionel myrereproduktion.
langt de fleste myrer i en koloni er arbejdere. De er kvinder, men ufrugtbare. Arbejdere vokser fra æggene fra koloniens dronning (hjul, 2016). Et par æg udvikler sig til vingede alater – enten dronninger, som er frugtbare hunner eller hanner, som er haploide og klækkes fra ubefrugtede æg (hvid, 1984). Hvert år flyver alater fra kolonien en massepå jagt efter kammerater (Vilson, 1957). Hannerne dør kort efter parring, og dronninger opretholder sædcellerne i et specialiseret organ (hjul & Krutsch, 1994), så de kan befrugte æg resten af deres liv, potentielt årtier i nogle arter (Keller, 1998). Hver dronning finder derefter et sikkert sted at gemme sig, mens hendes arbejdere når modenhed. I mange arter opdrager dronningen sit første afkom til voksen alder uden at spise (Keller & Passera, 1989).
dette er langt mere end en række sjove fakta.
dette paradigme tillader ikke-reproduktive individer at bære risici, mens dronninger forbliver sikre. Denne strategi er en vigtig faktor bag den evolutionære succes for Formicidae, myrfamilien, som udgør en bemærkelsesværdig del af jordens landdyrbiomasse (1985). Dette gør myrer til en interessant klade til at undersøge udviklingen af reproduktive systemer. Usædvanlig reproduktion skaber unikke selektionstryk, hvilket fører underklasser til at vedtage endnu fremmede reproduktive tilstande (Heinse & Tsuji, 1995).
Kuhn et al. (2020) var interesseret i to usædvanlige reproduktive systemer set i slægten Cataglyphis. I nogle arter producerer dronninger arbejdere seksuelt, men producerer nye dronninger ved at befrugte deres egne æg. Dette kaldes betinget brug af køn. Deres kolonier gøres robuste af variation blandt arbejdere, mens reproduktive afkom kun modtager dronningens DNA (Pearcy et al., 2004).
en anden gruppe inden for Cataglyphis reproducerer med et middel betegnet klonal social hybridogenese. Disse myrer bruger også køn betinget, men en” art ” (selvom vi er godt forbi det punkt, hvor artskoncepter nedbrydes) består af to genetiske slægter. Dronningerne parrer sig selektivt med mænd af den modsatte Slægt for at producere arbejdere. Disse arbejdere er forskellige og robuste uden den ulempe for fertilitet, der ofte følger med hybridisering, da arbejdere alligevel er sterile (Burke & Arnold, 2001; Umphrey, 2006).
for at evaluere den evolutionære historie af disse reproduktive tilstande gravede forskerne Cataglyphis-kolonier i hele Europa og Mellemøsten. Ved genotypebestemmelse af reproduktion af dronninger, umaterede dronninger og arbejdere konstaterede de hver arts reproduktive strategi. Mandlig haploidi gav en enorm fordel, da genotypen af koloniens langdøde far kan udledes af arbejderne og dronningen. De undersøgte derefter, om en art bestod af flere genetiske klynger, og i bekræftende fald, om klyngerne selektivt blandede sig (Kuhn et al., 2020).
forskerne fandt adskillige tilfælde af både betinget køn og klonal social hybridogenese. Interessant nok var der netop en forekomst af parring inden for afstamning i en” art”, der normalt gennemgår hybridogenese (Cataglyphiscretica) (Figur 1). Denne koloni var unormalt lille, hvilket potentielt afspejler den intuitive fordel ved parring mellem afstamning (selvom en enkelt sag langt fra er endelig bevis) (Kuhn et al., 2019).
i den foreslåede fylogeni (figur 2) opstod hver reproduktionstilstand flere gange, og Betinget brug af køn ser ud til at være en forudsætning for klonal social hybridogenese (Kuhn et al., 2020).
denne undersøgelse har kastet yderligere lys over det bredere emne for selektionstryk i forbindelse med reproduktionsmetoder. Nogle spørgsmål forbliver ubesvarede, selvom. Forskerne bemærker, at hvert par hybridogenetiske slægter ser ud til at have divergeret for nylig, på trods af den langt mindre nylige udvikling af betinget køn (Kuhn et al., 2020).
dette kan indikere, at sådanne systemer opstår almindeligt, men er uholdbare, da stigende homosygositet ødelægger dronningens levedygtighed. Alternativt kan disse slægter muligvis ikke isoleres fuldstændigt, hvor der forekommer et lavt niveau af genstrømning (Kuhn et al., 2020). I begge tilfælde ville yderligere forskning i disse systemer gøre meget for at fremme forståelsen af reproduktiv udvikling.
Burke, J. M., & Arnold, M. L. (2001). Genetik og Hybridernes egnethed. Årlig gennemgang af genetik, 35, 31-52.
Heinse, J., & Tsuji, K. (1995). Ant reproduktive strategier. Undersøgelser af Befolkningsøkologi, Vol. 37, s.135-149.
Keller, L. (1998). Dronning levetid og koloni egenskaber i myrer og termitter. Insectes Sociauks, 45 (3), 235-246.
Keller, Laurent, & Passera, L. (1989). Størrelse og fedtindhold i gynes i forhold til koloniens grundlæggelse i myrer (Hymenoptera; Formicidae). Oecologia, 80 (2), 236-240.
Kuhn, A., Darras, H., Paknia, O., & Aron, S. (2020). Gentagen udvikling af dronning parthenogenese og social hybridogenese i Cataglyphis ørkenmyrer. Molekylær Økologi, 29: 549-564.
Pearcy, M., Aron, S., Doums, C., & Keller, L. (2004). Betinget brug af køn og parthenogenese til arbejder-og dronningsproduktion i myrer. Videnskab,306 (5702), 1780-1783.
Umphrey, G. J. (2006). Sperm parasitisme i myrer: udvælgelse til interspecifik parring og hybridisering. Økologi, 87 (9), 2148-2159.(2016). Udviklingsgrundlaget for Arbejderkastepolymorfisme i myrer. Den Amerikanske Naturforsker, 138 (5), 1218-1238.
hjul, D. E., & Krutsch, P. H. (1994). Ultrastruktur af spermatheca og dens tilknyttede kirtel i myren Crematogaster opuntiae (Hymenoptera, Formicidae). Soomorfologi, 114 (4), 203-212.
hvid, M. J. D. (1984). Kromosomale mekanismer i reproduktion af dyr. Bolletino, 51(1-2), 1-23. (1957). Organiseringen af en bryllup flyvning af Ant Pheidole Sttarches hjul. Psyche (Ny York), 64 (2), 46-50. (1985). Sociogenese af Insektkolonier. Videnskab, 228 (4707), 1489-1495.