Бесполые муравьи занимаются сексом втайне от всех
Ученые выяснили, что бесполые муравьи размножаются половым способом. Правда, энтомологи так и не нашли самцов и не проследили за сакральным процессом. Зато они нашли их сперму и подтвердили выводы генетическим анализом.
Семья без самцов
По результатам трех независимых исследований, проведенных энтомологами в 2005-2009 годах, биологи пришли к выводу, что муравьи-грибоводы Mycocepurus smithii, обитающие в Южной и Центральной Америке, размножаются бесполым способом. «Семьи муравьев состоят из рабочих самок и одной или нескольких цариц, особи мужского пола в семьях отсутствуют, -- пишут авторы нового исследования, объясняя, почему они занялись латиноамериканскими насекомыми. -- После вскрытия репродуктивных самок (муравьиных цариц) ученые обнаружили, что копулятивные сумки -- камеры, предназначенные для пожизненного хранения спермы, пусты и сухи. Это означало, что M. smithii размножаются бесполым способом -- партеногенезом».
Однако ученые усомнились в непорочности зачатия всех латиноамериканских муравьев, которые обитают на территории от северной Мексики до Южной Аргентины. «M. smithii – наиболее успешные муравьи-грибоводы, распространение и плотность популяций этих насекомых бьют все рекорды», -- продолжают ученые.
Биологи уверены, что экологический успех популяций M.smithii не мог быть столь значимым, если бы эти насекомые размножались только бесполым способом. «Половое размножение обеспечивает высокий уровень изменчивости, благодаря которому в борьбе за существование выживают особи, способные перенести инфекционные заболевания и приспособиться к изменяющимся условиям», -- пишут ученые, объясняя, почему «законсервированный» геном не может занимать большие ареалы.
Порочные муравьи
Исследователи из университетов США, Бразилии и Германии под руководством Кристианы Рабелинг (Christian Rabeling) из Университета Техаса (University of Texas) собрали 1930 особей M. smithii из разных частей Латинской Америки. «Мы собрали муравьев из 234 колоний, распространенных в 39 географических точках», -- пишут ученые в статье, опубликованной в PNAS.
Генетики сравнили наиболее изменчивые участки ДНК в разных популяциях. Оказалось, что около 90% муравьев -- это клонированные потомки цариц. Правда, муравьи-клоны происходят от разных родителей. Ученые посчитали, что в Южной Америке существует 66 генетических вариаций муравьев-грибоводов, которые размножаются партеногенетически -- клонированием.
Оставшиеся 10% (283 особи) появились на свет не непорочно, а при помощи полового размножения. Большая часть таких муравьев сконцентрирована на относительно небольшой территории Амазонских лесов.
Ученые также собрали и проанализировали образцы ДНК M. smithii из муравейников, которые располагаются у берегов Амазонки и ее притока Риу-Негру. Оказалось, что у этих муравьев половое и бесполое размножение распространены примерно одинаково: 54% особей были «клонами», а 46% -- потомками двух родителей. Изучив содержание копулятивных сумок нескольких королев, ученые выяснили, что в них содержится сперма муравьев-самцов, которые и стали отцами рабочих муравьев.
Коллеги Кристианы Рабелинг проанализировали митохондриальную ДНК муравьев, после чего сделали вывод, что большинство бесполых M.smithii – потомки всего двух-трех популяций, размножающихся половым способом.
Подводя итоги всему исследованию, ученые заключают, что самцы у муравьев M. smithii все-таки есть, и секс насекомым не чужд. Если бы его не было, то, вероятно, насекомые находились бы на грани исчезновения. Самцы, наличие которых ученые определили по присутствию спермы, обеспечивают изменчивость и приспосабливаемость вида.
Ученые полагают, что часть муравьев потеряла способность к половому размножению около 500 тысяч лет назад. Причиной могли быть инфекции или мутации ДНК самок-цариц.