Ученые разрушили 60-летнюю теорию о тайне муравьиных колоний

Особая система определения пола, характерная для муравьев, пчел и ос, сама по себе не объясняет возникновение сложных колоний. К такому выводу пришли исследователи, изучившие эволюционные связи и образ жизни почти 69 тысяч видов насекомых.

Работа посвящена гаплодиплоидии. При этой системе самки развиваются из оплодотворенных яиц и получают два набора хромосом, а самцы появляются из неоплодотворенных яиц и имеют только один набор.

На протяжении примерно 60 лет гаплодиплоидию считали одним из возможных ключей к возникновению эусоциальности — наиболее сложной формы коллективной жизни. В таких сообществах сосуществуют несколько поколений, особи совместно ухаживают за потомством, а размножение и выполнение повседневных задач разделены между матками и рабочими.

Гипотеза основывалась на необычной степени родства. При определенных условиях родные сестры у гаплодиплоидных насекомых имеют в среднем до 75% общих генов. Между матерью и ее собственным потомством этот показатель составляет около 50%.

Предполагалось, что самке может быть эволюционно выгоднее отказаться от самостоятельного размножения и помогать выращивать сестер. Так ее гены с большей вероятностью сохраняются в следующих поколениях. Этот механизм рассматривался как возможное объяснение появления бесплодных рабочих особей.

Первоначальный анализ новых данных будто бы подтвердил прежнюю концепцию. Эусоциальность действительно чаще встречалась среди насекомых с гаплодиплоидным определением пола.

Однако почти весь статистический эффект обеспечивала одна эволюционная ветвь — жалящие перепончатокрылые. К ней относятся муравьи, пчелы и жалящие осы, среди которых особенно много видов со сложной организацией колоний.

После того как исследователи учли происхождение разных групп, картина изменилась. Гаплодиплоидные насекомые за пределами этой ветви переходили к эусоциальному образу жизни не чаще видов с обычной диплоидной системой.

Иными словами, анализ мог создавать ложное впечатление универсальной закономерности. Успешное появление сложных колоний в одной крупной группе автоматически усиливало связь между гаплодиплоидией и эусоциальностью во всей выборке.

Против однозначного генетического объяснения говорит и существование эусоциальных насекомых без гаплодиплоидии. Коллективные сообщества с разделением обязанностей независимо возникали, например, у термитов, тлей и некоторых жуков.

Сама гаплодиплоидия при этом широко распространена и среди видов, ведущих одиночный образ жизни. Следовательно, наличие необычной системы наследования не заставляет насекомых создавать колонии с матками и рабочими особями.

Авторы не утверждают, что генетика совершенно не влияет на социальную эволюцию. Гаплодиплоидия могла создать благоприятные условия, но для перехода к коллективной жизни, вероятно, требовалось сочетание нескольких дополнительных факторов.

Среди возможных условий исследователи называют устройство и способы защиты гнезд, наличие жала, уход за потомством, особенности расселения самцов и самок, брачную систему, смену поколений, доступность пищи и окружающую среду. Проверка роли каждого из этих факторов потребует отдельных исследований.

Работа основана на двух крупных эволюционных деревьях насекомых и данных об их социальном поведении и наборе хромосом. Результаты опубликованы в журнале Current Biology

Автор: Петр Осинцев

Источник