Sam Gregory írtam ezt a bejegyzést, mint egy projekt Dr. Stacy Krueger-Hadfield Tudományos Kommunikáció tanfolyam, a University of Alabama a Birmingham. Sam a Birmingham-Southern College-ban szerzett biológia és BFA diplomát, jelenleg az UAB Biológia szakán tanul. Ő lenyűgözte Alabama változatos ökoszisztémák, különösen a jelenleg veszélyeztetett ízeltlábúak közösségek, amelyek alapvető szerepet játszanak ezekben a rendszerekben.
egy nemrégiben megjelent cikkben a kutatók a sivatagi hangyák nemzetségén (Kuhn et al., 2020). A nemzetségen belül két szokatlan rendszert figyeltek meg. Ahhoz azonban, hogy megértsük a Kataglyphis reprodukcióját, először meg kell értenünk a hagyományos hangyák reprodukcióját.
a kolóniában élő hangyák túlnyomó többsége munkás. Ők nők, de terméketlenek. A munkások a kolónia királynőjének tojásából nőnek (Wheeler, 2016). Néhány tojás szárnyas alátokká alakul – akár királynők, amelyek termékeny nőstények, akár hímek, amelyek haploidak, és nem fertőzött tojásokból kelnek ki (fehér, 1984). Minden évben alates repül a kolóniából en massein társak keresése (Wilson, 1957). A hímek nem sokkal a párzás után halnak meg, és a nőstények egy speciális szervben tartják a spermát (Wheeler & Krutzch, 1994), lehetővé téve számukra, hogy életük végéig megtermékenyítsék a tojásokat, néhány fajban potenciálisan évtizedekig (Keller, 1998). Minden királynő ezután biztonságos helyet talál, ahol elrejtőzhet, miközben dolgozói elérik az érettséget. Sok fajban a királynő első utódait étkezés nélkül felnőttkorba emeli (Keller & Passera, 1989).
Ez sokkal több, mint szórakoztató tények sorozata.
Ez a paradigma lehetővé teszi a nem reproduktív egyének vállkockázatát, míg a királynők biztonságban maradnak. Ez a stratégia jelentős tényező a Formicidae evolúciós sikere mögött, a hangyák családja, amely a Föld szárazföldi állati biomasszájának figyelemre méltó részét foglalja magában (Wilson, 1985). Ez teszi a hangyák érdekes kládot a reproduktív rendszerek fejlődésének vizsgálatára. A szokatlan reprodukció egyedi kiválasztási nyomást eredményez, ami az alosztályokat még idegen reprodukciós módok elfogadásához vezet (Heinze & Tsuji, 1995).
Kuhn et al. (2020)két szokatlan reproduktív rendszer iránt érdeklődtek a Cataglyphis nemzetségben. Egyes fajokban a királynők szexuálisan termelnek munkavállalókat, de új királynőket termelnek saját tojásuk megtermékenyítésével. Ezt a szex feltételes használatának nevezik. Kolóniáikat a munkavállalók közötti változatosság teszi robusztusvá, míg a reproduktív utódok csak a királynő DNS-ét kapják (Pearcy et al., 2004).
a Cataglyphis egy másik csoportja a klonális társadalmi hibridogenezis segítségével reprodukálódik. Ezek a hangyák feltételesen is használják a nemet, de egy” faj ” (bár jóval túl vagyunk azon a ponton, ahol a fajfogalmak lebomlanak) két genetikai vonalból áll. A királynők szelektíven párosodnak az ellenkező Vonalú hímekkel, hogy dolgozókat termeljenek. Ezek a munkások változatosak és robusztusak, a termékenység hátránya nélkül, amely gyakran hibridizációval jár, mivel a munkavállalók egyébként sterilek (Burke & Arnold, 2001; Umphrey, 2006).
ezeknek a reprodukciós módoknak az evolúciós történetének értékeléséhez a kutatók Kataglyphis kolóniákat ástak ki Európában és a Közel-Keleten. Genotipizálással reprodukálták a királynőket, a páratlan királynőket és a dolgozókat, meghatározták az egyes fajok szaporodási stratégiáját. A hím haploidia hatalmas előnyt jelentett, mivel a kolónia rég halott apjának genotípusára a munkások és a királynő genotípusából lehet következtetni. Ezután megvizsgálták, hogy egy faj több genetikai klaszterből áll-e, és ha igen, a klaszterek szelektíven összefonódnak-e (Kuhn et al., 2020).
a kutatók számos esetet találtak mind a feltételes szexről, mind a klonális társadalmi hibridogenezisről. Érdekes, hogy az intra-lineage párzásnak pontosan egy példánya volt egy” fajban”, amely általában hibridogenezisen megy keresztül (Cataglyphiscretica) (1.ábra). Ez a kolónia abnormálisan kicsi volt, potenciálisan tükrözve a leszármazási párzás intuitív előnyét (bár egyetlen eset messze nem végleges bizonyíték) (Kuhn et al., 2019).
a javasolt filogenezisben (2. ábra) minden reprodukciós mód többször is felmerült, és úgy tűnik, hogy a nem Feltételes használata előfeltétele a klonális társadalmi hibridogenezisnek (Kuhn et al., 2020).
Ez a tanulmány további fényt derített a reprodukciós módokkal kapcsolatos kiválasztási nyomás szélesebb témájára. Néhány kérdés megválaszolatlan marad, bár. A kutatók megjegyzik, hogy úgy tűnik, hogy a hibridogenetikai vonalak minden párja eltér a közelmúltban, annak ellenére, hogy a feltételes szex sokkal kevésbé alakult ki (Kuhn et al., 2020).
Ez azt jelezheti, hogy az ilyen rendszerek általában felmerülnek, de fenntarthatatlanok, mivel a növekvő homozigóta elpusztítja a királynő életképességét. Vagylagosan, ezek a vonalak nem lehet teljesen elszigetelt, néhány alacsony szintű génáramlás előforduló (Kuhn et al., 2020). Mindkét esetben az e rendszerekkel kapcsolatos további kutatások sokat tennének a reproduktív evolúció megértésének előmozdítása érdekében.
Burke, J. M., & Arnold, M. L. (2001). Genetika és a hibridek alkalmassága. A genetika éves áttekintése, 35, 31-52.
Heinze, J., & Tsuji, K. (1995). Hangya reprodukciós stratégiák. Kutatások a népesség ökológia, Vol. 37., 135-149. o.
Keller, L. (1998). A királynő és a kolóniák jellemzői A hangyákban és a termeszekben. Insectes Sociaux, 45(3), 235-246.
Keller, Laurent, & Passera, L. (1989). A gynes mérete és zsírtartalma a hangyák (Hymenoptera; Formicidae) kolóniájának módjához viszonyítva. Oecologia, 80(2), 236-240.
Kuhn, A., Darras, H., Paknia, O., & Aron, S. (2020). A parthenogenezis királynő és a társadalmi hibridogenezis ismételt fejlődése A kataglyphis sivatagi hangyákban. Molekuláris Ökológia, 29: 549-564.
Pearcy, M., Aron, S., Doums, C., & Keller, L. (2004). A nem és a parthenogenezis feltételes alkalmazása a hangyákban a munkás – és a királynétermesztéshez. Tudomány,306(5702), 1780-1783.
Umphrey, G. J. (2006). Spermium parazitizmus a hangyákban: válogatás az interspecifikus párzáshoz és hibridizációhoz. Ökológia, 87(9), 2148-2159.
Wheeler, D. E. (2016). A munkás kaszt polimorfizmus fejlődési alapja a hangyákban. Az Amerikai Természettudós 138(5), 1218-1238.
Wheeler, D. E., & Krutzsch, P. H. (1994). A spermatheca és a hozzá tartozó mirigy ultrastruktúrája a hangya Crematogaster opuntiae-ben (Hymenoptera, Formicidae). Zoomorfológia, 114(4), 203-212.
White, M. J. D. (1984). Kromoszómális mechanizmusok az állati reprodukcióban. Bolletino Di Zoologia, 51 (1-2), 1-23.
Wilson, E. O. (1957). A szervezet egy lakodalmi repülés a hangya Pheidole Sttarches Wheeler. Psyche(New York) 64 (2), 46-50.
Wilson, Edward O. (1985). A Rovartelepek Szociogenezise. Tudomány, 228(4707), 1489-1495.