У багатьох видів мурахи-працівники набагато менші, ніж королеви і не можуть розмножуватися. Дослідники хотіли знати: як ці фізичні та поведінкові відмінності розвивалися?

Мурахи, терміти, бджоли та інші перетинчастокрилі комахи «винайшли» свій кастовий лад через нестачу їжі та турботу про потомство.

У багатьох видів мурах особини робітники набагато менші за розмірами від маток і вони не можуть розмножуватися, не мають репродуктивних функцій.

Про це вченим «розповіли» особливі зміни в генах мурах, йдеться в статті, опублікованій в журналі Science, повідомляє «Урядовий кур’єр».

«Ми давно хотіли дізнатися, що змушує королев відкладати яйця, і чому всі інші її сестри перетворюються в стерильних мурах-робітників.

Ми виявили, що перемикання між цими ролями пов'язані з геном ILP2, який керує метаболізмом. Якщо їжі зовсім мало, то особина просто не може дозволити собі продовжити рід», – розповідає Деніел Кронауер з університету Рокфеллерів в Нью-Йорку (США).

Колонії багатьох видів комах складаються з декількох каст, які виконують різні завдання. Так, робочі особини доглядають за потомством і годують колонію, солдати захищають її від нападу агресора, а статевозрілі самки і самці беруть участь у відтворенні потомства.

Як пише видання Phys, історія появи подібного «кастового ладу» вже багато років залишається предметом суперечок серед вчених еволюціоністів.

Поки не зовсім зрозуміло, що змусило предків мурах та інших перетинчастокрилих комах відмовитися від розмноження і стати добровільними рабами для однієї або декількох «обраних» особин.

Кронауер і його колеги з'ясували, як з'явилося подібне соціальне «розшарування» серед громадських членистоногих, спостерігаючи за тим, які гени були найактивнішими в клітинах мозку у робочих особин і маток мурах виду Ooceraea biroi.

У мурах (Ooceraea biroi) личинки регулюють поведінку та репродуктивну фізіологію дорослих за допомогою інсулінової сигналізації. На знімку показано мурах, що носять і доглядають личинок. Мурахи позначені кольоровими точками, щоб простежити за їх поведінкою.

Мурах, які доглядали за личинками, позначили кольоровими крапками, щоб відстежити їх поведінку. 

Ці комахи незвичайні тим, що в їх колоніях немає робочих мурах і королев – усі мешканці можуть народжувати потомство, причому робити це без допомоги самців. Після того, як вони відклали яйця, мурахи «перемикаються» і стають простими робітниками, піклуючись про свої і чужі личинки.

Намагаючись зрозуміти, що змушує їх діяти таким чином, генетики вивчили які гормони і сигнальні молекули присутні в мозку Ooceraea biroi під час подібних фаз їх життя, і порівняли їх з тим, які гени активні в нейронах маток і робочих особин інших видів мурах.

Як виявилося, мурах, які розмножуються, об'єднував один фактор – високий рівень активності гена ILP2, що відповідає за вироблення інсуліну в організмі комах.

Ця ділянка ДНК, як пояснюють вчені, управляє швидкістю метаболізму в організмі комах і, схоже, має масу інших функцій в організмі мурах.

Наприклад, поява личинок в мурашнику помітним чином знижувала активність цього гена і змушувала комах активніше шукати їжу.

У свою чергу, зникнення або масова смерть молодняка, навпаки, підвищували концентрацію молекул ILP2 і переводили мурах у «режим розмноження».

Подальші спостереження за життям Ooceraea biroi показали, що не всі мурахи реагують на личинок однаково.

Частина з них особливо сильно знижувала рівень інсуліну при появі молодняка, а інші, навпаки, майже не реагували на них і продовжували відкладати яйця.

Як вважають вчені, подібні невеликі відмінності були присутні і серед предків мурах, і їх поступове посилення призвело до розшарування їх колоній на дві групи – безстатевих робочих особин і маток.

Аналогічним чином могли виникнути касти і у інших соціальних комах, в тому числі бджіл і термітів, які живуть у "рабовласницькому ладі".

Орест ГОРЯНСЬКИЙ
для «Урядового кур’єра»