Sam Gregory kirjoitti tämän postauksen projektina tohtori Stacy Krueger-Hadfieldille tieteellisen viestinnän kurssi Alabaman yliopistossa Birminghamissa. Sam sai BS biologian ja BFA studio art Birmingham-Southern College, ja on tällä hetkellä jatkaa MS biologian UAB. Häntä kiehtovat Alabaman monimuotoiset ekosysteemit, erityisesti tällä hetkellä uhanalaiset niveljalkaisten yhteisöt, jotka palvelevat perustavaa laatua olevaa roolia näissä järjestelmissä.
tutkijat arvioivat tuoreessa artikkelissaan lisääntymisjärjestelmiä aavikkomuurahaisten sukuun kuuluvassa Kataglyphiksessä (Kuhn et al., 2020). Suvun sisällä oli havaittu kaksi epätavallista järjestelmää. Ymmärtääkseen Kataglyphiksen lisääntymistä on kuitenkin ensin ymmärrettävä tavanomainen muurahaisen lisääntyminen.
valtaosa yhdyskunnan muurahaisista on työläisiä. Ne ovat naaraita, mutta hedelmättömiä. Työläiset kasvavat yhdyskunnan kuningattaren munista (Wheeler, 2016). Muutamasta munasta kehittyy siivellisiä alaatteja-joko kuningattaria, jotka ovat hedelmällisiä naaraita, tai koiraita, jotka ovat haploideja ja kuoriutuvat hedelmöittymättömistä munista (White, 1984). Joka vuosi alates lentää siirtokunnasta en massein etsimään puolisoita (Wilson, 1957). Urokset kuolevat pian parittelun jälkeen, ja kuningattaret ylläpitävät spermaa erikoistuneessa elimessä (Wheeler & Krutzch, 1994), minkä ansiosta ne voivat hedelmöittää munasoluja koko loppuelämänsä, mahdollisesti vuosikymmeniä joillakin lajeilla (Keller, 1998). Sen jälkeen jokainen kuningatar löytää turvallisen piilopaikan, kun hänen työntekijänsä saavuttavat sukukypsyyden. Monissa lajeissa kuningatar kasvattaa ensimmäiset jälkeläisensä aikuisikään syömättä (Keller & Passera, 1989).
Tämä on paljon enemmän kuin sarja hauskoja faktoja.
tämä paradigma sallii ei-lisääntymiskykyisten yksilöiden kantaa riskejä kuningattarien pysyessä turvassa. Tämä strategia on merkittävä tekijä muurahaisten heimon Formicidae evoluutiomenestyksen taustalla .muurahaiset muodostavat merkittävän osan maapallon maaeläinten biomassasta (Wilson, 1985). Tämä tekee muurahaisista mielenkiintoisen kladin lisääntymisjärjestelmien kehityksen tutkimiseen. Epätavallinen lisääntyminen luo ainutlaatuisia valintapaineita, minkä vuoksi alaluokat omaksuvat vielä oudompia lisääntymistapoja (Heinze & Tsuji, 1995).
Kuhn ym. (2020)olivat kiinnostuneita kahdesta epätavallisesta suvusta cataglyphis. Joillakin lajeilla kuningattaret tuottavat työläisiä seksuaalisesti, mutta tuottavat uusia kuningattaria lannoittamalla omia munasolujaan. Tätä kutsutaan ehdolliseksi seksin käytöksi. Niiden yhdyskunnat ovat vankkoja työläisten vaihtelun vuoksi, kun taas lisääntymiskykyiset jälkeläiset saavat vain kuningattaren DNA: n (Pearcy et al., 2004).
toinen ryhmä Kataglyphiksen sisällä toistuu klooniseksi sosiaaliseksi hybridogeneesiksi kutsutulla tavalla. Nämä muurahaiset käyttävät myös sukupuolta ehdollisesti, mutta” laji ” (vaikka olemme hyvin ohittaneet pisteen, jossa lajikäsitteet hajoavat) koostuu kahdesta geneettisestä linjasta. Kuningattaret parittelevat valikoivasti vastakkaiseen sukuun kuuluvien urosten kanssa tuottaakseen työläisiä. Nämä työntekijät ovat monimuotoisia ja vankkarakenteisia, ilman hybridisaation usein mukanaan tuomaa hedelmällisyyshaittaa, koska työntekijät ovat muutenkin steriilejä (Burke & Arnold, 2001; Umphrey, 2006).
arvioidakseen näiden lisääntymistapojen evoluutiohistoriaa tutkijat kaivoivat esiin Kataglyfis-siirtokuntia eri puolilta Eurooppaa ja Lähi-itää. Genotyypittämällä lisääntymiskuningattaret, lisääntymiskyvyttömät kuningattaret ja työläiset he selvittivät kunkin lajin lisääntymisstrategian. Koiraiden haploidiasta oli valtava etu, sillä siirtokunnan kauan sitten kuolleen isän genotyyppi voidaan päätellä työläisten ja kuningattaren perimästä. Tämän jälkeen he tutkivat, muodostuiko laji useista geneettisistä klustereista, ja jos oli, risteytyivätkö klusterit valikoivasti keskenään (Kuhn et al., 2020).
tutkijat löysivät lukuisia tapauksia sekä ehdollisesta sukupuolesta että kloonisesta sosiaalisesta hybridogeneesistä. Mielenkiintoista on, että oli täsmälleen yksi tapaus sukujen sisäisestä pariutumisesta ”lajissa”, joka normaalisti käy läpi hybridogeneesin (Cataglyphiscretica) (Kuva 1). Tämä siirtokunta oli poikkeuksellisen pieni, mikä mahdollisesti heijastaa intuitiivista etua sukujen välisestä parittelusta (vaikka yksittäinen tapaus on kaukana lopullisista todisteista) (Kuhn et al., 2019).
ehdotetussa fylogeniassa (kuva 2) Jokainen lisääntymistapa ilmeni useita kertoja, ja ehdollinen sukupuolen käyttö näyttää olevan edellytys klooniselle sosiaaliselle hybridogeneesille (Kuhn et al., 2020).
Tämä tutkimus on valottanut laajempaa aihetta lisääntymistapoihin liittyvistä valintapaineista. Jotkin kysymykset jäävät kuitenkin vaille vastausta. Tutkijat huomauttavat, että jokainen pari hybridogenetic lineages näyttää eronneet viime aikoina, vaikka paljon vähemmän viimeaikainen evoluutio ehdollisen sukupuolen (Kuhn et al., 2020).
Tämä voi viitata siihen, että tällaisia järjestelmiä syntyy yleisesti, mutta ne ovat kestämättömiä, sillä homotsygoottisuuden lisääntyminen tuhoaa kuningattaren elinkelpoisuuden. Vaihtoehtoisesti nämä sukujuuret eivät välttämättä ole täysin eristettyjä, jolloin esiintyy jonkin verran vähäistä geenivirtausta (Kuhn et al., 2020). Kummassakin tapauksessa näiden järjestelmien lisätutkimus edistäisi suuresti lisääntymis-evoluution ymmärtämistä.
Burke, J. M., & Arnold, M. L. (2001). Genetiikka ja hybridien kunto. Genetiikan vuosikatsaus, 35, 31-52.
Heinze, J., & Tsuji, K. (1995). Muurahaisten lisääntymisstrategiat. Researches on Population Ecology, Vol. 37, s. 135-149.
Keller, L. (1998). Kuningatar elinikä ja siirtomaa ominaisuudet muurahaisia ja termiittejä. Insectes Sociaux, 45(3), 235-246.
Keller, Laurent, & Passera, L. (1989). Gynesin koko ja rasvapitoisuus suhteessa muurahaisten (Hymenoptera; Formicidae) yhdyskunnan perustamistapaan. Oecologia, 80(2), 236-240.
Kuhn, A., Darras, H., Paknia, O., & Aron, S. (2020). Kuningatar partenogeneesin ja sosiaalisen hybridogeneesin toistuva evoluutio Kataglyphis-aavikkomuurahaisissa. Molecular Ecology, 29: 549-564.
Pearcy, M., Aron, S., Doums, C., & Keller, L. (2004). Ehdollinen seksin ja partenogeneesin käyttö työläisten ja kuningattarien tuotantoon muurahaisissa. Science,306 (5702), 1780-1783.
Umphrey, G. J. (2006). Siittiöiden parasitismi muurahaisissa: valinta lajien väliseen paritteluun ja hybridisaatioon. Ecology, 87(9), 2148-2159.
Wheeler, D. E. (2016). Muurahaisten Työläiskastin polymorfismin Kehitysperusta. The American Naturalist, 138 (5), 1218-1238.
Wheeler, D. E., & Krutzsch, P. H. (1994). Spermathecan ja siihen liittyvän rauhasen ultrasuure muurahaiskorennossa (Hymenoptera, Formicidae). Zoomorphology, 114 (4), 203-212.
White, M. J. D. (1984). Kromosomimekanismit eläinten lisääntymisessä. Bolletino Di Zoologia, 51(1-2), 1-23.
Wilson, E. O. (1957). Ant Pheidole Sttarches Wheelerin Häälennon järjestäminen. Psyche(New York), 64 (2), 46-50.
Wilson, Edward O. (1985). Hyönteisyhdyskuntien Sosiogeneesi. Science, 228(4707), 1489-1495.