1330
Масштабний порівняльний аналіз майже 69 000 видів комах поставив під сумнів популярне підручникове пояснення того, як виникають надскладні комахині суспільства. Робота дослідників Арізонського державного університету, про яку розповідає SciTechDaily, показала, що одна лише система спадковості не може самостійно пояснити появу евсоціальності.
У типових мурашиних колоніях матка займається розмноженням, а робітниці виховують потомство й підтримують спільноту, побудовану на поділі праці. Понад шість десятиліть еволюційні біологи сперечалися, чи пов’язана така організація життя з незвичайною для мурах, бджіл та ос системою генетичної спадковості — гаплодиплоїдією.
Що таке гаплодиплоїдія і чому її вважали ключем
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Current Biology, вчені проаналізували роль гаплодиплоїдії — системи, за якої самки мають два набори хромосом, а самці лише один. На перший погляд, евсоціальність справді частіше з’являлася у комах з такою спадковістю, але виявилося, що майже весь цей зв’язок припадає на одну еволюційну гілку — жалких перетинчастокрилих (aculeate Hymenoptera), куди входять мурахи, бджоли й деякі оси.
Евсоціальність — одна з найскладніших форм соціальної організації в природі. У таких колоніях співіснують перекривні покоління, дорослі особини спільно виховують молодь, а розмноження обмежене однією або кількома особинами, тоді як решта виконують роль робітників.
Усі відомі види мурах є евсоціальними; до цієї групи належать також медоносні бджоли та певні види ос. Серед інших комах — термітів, трипсів, попелиць і небагатьох жуків — така поведінка виникала значно рідше.
Гаплодиплоїдія давно пропонувалася як пояснення цієї нерівномірності. У таких системах самки розвиваються із запліднених яєць і отримують по два набори хромосом, а самці — з незапліднених яєць і мають лише один набір. За певних умов це робить сестер генетично більш схожими одна на одну, ніж на власних нащадків. Тому теорія припускала, що самкам може бути «вигідніше» допомагати виховувати сестер, ніж самим розмножуватися.
Ця ідея стала впливовою в еволюційній біології та потрапила в підручники, але її майже не перевіряли на широких емпіричних даних, що охоплюють багато різних груп комах.
Як масова перевірка змінила картину
Щоб заповнити цю прогалину, аспірант Сачін Суреш (Sachin Suresh) та провідний автор дослідження Тімоті Лінксвейєр (Timothy Linksvayer) зібрали інформацію про соціальну поведінку та типи генетичних систем для десятків тисяч видів комах. Ці дані вони «наклали» на дві з найбільших наявних видорівневих еволюційних «родовідних» дерев комах.
На основі цих дерев учені застосували філогенетичні порівняльні методи, які враховують спорідненість видів, щоб оцінити, як часто й за яких генетичних систем у різних лініях еволюційно з’являлася евсоціальність.
Попередній аналіз здався підтвердженням класичної гіпотези: гаплодиплоїдні комахи нібито частіше переходять до евсоціального способу життя, ніж види з іншими системами спадковості.
Однак детальніший розгляд виявив, що майже вся ця «перевага» зосереджена в одній великій гілці еволюційного дерева — у жалких перетинчастокрилих. Коли дослідники формально перевірили зв’язок, виявилося, що в масштабі всіх комах він не витримує критики.
Коли з аналізу окремо врахували незвичну еволюційну історію цієї успішної групи, з’ясувалося, що гаплодиплоїдні комахи поза aculeate Hymenoptera розвивали евсоціальність з частотою, подібною до двостатевих (диплоїдних) груп.
За словами авторів, розгляд майже 69 000 видів у межах усієї різноманітності комах допоміг пояснити, чому останні роботи ставили під сумнів центральну роль гаплодиплоїдії. Те, що здавалося загальним зв’язком між генетикою і евсоціальністю, насправді відображає специфічну історію однієї надзвичайно успішної лінії.
Які інші риси можуть бути важливими
Отримані результати зміщують увагу до інших характеристик, що могли сприяти неодноразовому виникненню кооперативних суспільств у мурах, бджіл та ос. На думку дослідників, важливу роль можуть відігравати жала, особливі стратегії гніздування, умови довкілля та інші риси способу життя цих комах.
Саме поєднання таких екологічних і поведінкових факторів, а не лише тип хромосомної спадковості, ймовірно, створювало умови, за яких колонії з поділом праці й спільним піклуванням про потомство мали еволюційні переваги.
Автори підкреслюють, що їхня робота є однією з наймасштабніших емпіричних перевірок фундаментальної еволюційної гіпотези. Вона демонструє, як великі порівняльні бази даних дозволяють виявити випадки, коли тривала біологічна «закономірність» насправді виявляється особливістю однієї виняткової гілки, а не універсальним правилом для життя загалом.
Масовий аналіз комах спростовує генетичну теорію соціальності з’явилася спочатку на Цікавості.
