Королева двух видов
Матка муравьёв Messor ibericus держит в гнезде самцов другого вида, чтобы было откуда браться рабочим.
Почти все муравьи в муравейнике – это самки-рабочие с недоразвитой половой системой. Рабочие обслуживают потомство и королеву-матку, или несколько маток, у которых с половой системой всё порядке: они постоянно откладывают яйца, из которых выводятся новые рабочие. Время от времени, впрочем, из яиц появляются самки, способные к размножению – будущие королевы, и самцы, которые живут очень недолго и задача которых сводится к оплодотворению молодых самок.
Это очень общее описание того, как устроена жизнь у большинства муравьиных видов. Кроме того, что даже у «среднестатистических» муравьёв есть много нюансов в генетике и поведении членов семьи, среди муравьёв есть такие, которые научились использовать в качестве рабочих другие виды. Некоторые просто похищают чужой расплод, так что рабочие одного вида, превратившись во взрослую особь, обнаруживают себя в гнезде другого вида, где и начинают работать на благо чужого гнезда. А есть такие, у которых королевы спариваются, кроме своих самцов, ещё и с чужими самцами. Из яиц, оплодотворённых самцом своего вида, выходят самцы и будущие королевы того же вида. А вот из яиц, оплодотворённых чужим самцом, выходят гибридные рабочие. В общем-то, это форма паразитизма, только начинается он ещё на стадии половых клеток: королева-матка и её вид паразитирует на сперматозоидах другого вида.
Сотрудники Университета Монпелье вместе с коллегами из других научных центров пишут в Nature о муравье Messor ibericus, который пошёл ещё дальше. В гнёздах Messor ibericus можно найти особей с генами другого вида, Messor structor. Что важно, эти особи обнаруживаются даже там, где собственных их гнёзд (то есть гнёзд M. structor) поблизости нет вообще. То есть у самки M. ibericus нет шансов встретить самца M. structor, а рабочие самки с генами M. structor в её гнезде всё-таки есть. Исследователи тщательнее поискали в гнёздах M. ibericus, и нашли в них самцов M. structor. Иными словами, королевам M. ibericus не нужно искать самца M. structor из настоящих гнёзд M. structor, чтобы наплодить рабочих – самцы M. structor есть у них дома. При этом свои самцы M. ibericus в гнезде тоже есть.
Возникает вопрос, откуда берутся чужие, «домашние» самцы M. structor. Генетический анализ показал, что их митохондрии несут ДНК хозяйского вида, то есть M. ibericus. Как известно, в клетках животных есть ядерная ДНК, которая содержит основной массив генетической информации, и есть митохондриальная ДНК, содержащаяся в энергетических органеллах митохондриях. Митохондриальная ДНК наследуется только по материнской линии (отцовские митохондрии из сперматозоида, если и попадают при оплодотворении в зародыш, то быстро в нём уничтожаются). Получается, что «домашние» самцы M. structor происходят от королев M. ibericus, при этом ядерная ДНК у них своя, то есть вида M. structor.
Тут нужно вспомнить, что самки у муравьёв, и матки, и рабочие, диплоидны, то есть у них в геноме каждая хромосома присутствует в двух копиях, отцовской и материнской. Самцы же гаплоидны – хромосомы у них только в одной копии каждая. Происходит так потому, что появляются они на свет партеногенетически, то есть из неоплодотворённых яиц. (В половых клетках, сперматозоидах и яйцеклетках, хромосомный набор одинарный, соответственно, из неоплодотворённого яйца выведется гаплоидный индивидуум.) Под рукой у матки M. ibericus самцы двух видов, своего и M. structor. Из яиц, оплодотворённых самцом своего вида, выводятся будущие королевы. Из яиц, оплодотворённых самцом M. structor, выводятся гибридные самки-рабочие: половина хромосом у них от матки M. ibericus, другая половина – от гаплоидного самца M. structor. Но в некоторых оплодотворённых M. structor яйцах материнские хромосомы исчезают. Значит, несмотря на оплодотворение, яйцо всё равно остаётся гаплоидным, но только хромосомы теперь остались только от отца, и на свет из него появляются гаплоидные самцы – «домашние» самцы вида M. structor. То, что мать у них была другого вида, можно увидеть только по митохондриям.
Вверху – из неоплодотворённых яиц королевы M. ibericus путём партеногенеза выводятся гаплоидные самцы того же вида. Внизу – из яиц королевы M. ibericus, оплодотворённых самцом M. ibericus, выводятся диплоидные королевы M. ibericus. Из яиц, оплодотворённых самцом M. structor, выводятся диплоидные рабочие самки-гибриды или гаплоидные самцы M. structor, если в оплодотворённом яйце исчезла материнская половина генома. (Иллюстрация Nature).
Иными словами, королевы M. ibericus манипулируют геномом, чтобы всегда иметь под рукой самцов двух видов, своего собственного для продолжения рода и чужого, чтобы поддерживать численность гибридных рабочих. Воспроизводство чужих «домашних» самцов поддерживается благодаря трюку с хромосомами в оплодотворённом яйце. Что именно в нём происходит, ещё предстоит выяснить, но вообще на свете есть несколько видов муравьёв, у которых из яйца также исчезает часть хромосом, то есть нельзя сказать, что это какое-то неслыханное ноу-хау M. ibericus.
Кстати, самцы M. structor в гнёздах M. ibericus всё же отличаются от самцов M. structor из их собственных гнёзд, и это отличие, скорее всего, стоит отнести на счёт митохондрий другого вида, которые как-то влияют на развитие особи в целом. И тут было бы интересно выяснить, могут ли самцы M. structor, появляющиеся на свет в гнёздах M. ibericus, давать потомство с самками своего вида, то есть M. structor. Вопрос этот не настолько отвлечённый, как может показаться: такое устройство семейной жизни у M. ibericus заставляет задуматься о том, что мы подразумеваем под видом и межвидовым гибридом, и потому биология «домашних» самцов M. structor в чужом гнезде представляет особый интерес.
