Исследователи только что открыли метод размножения, ранее неизвестный науке, отметив, что один из видов муравьев «нарушает» биологический закон. Эти муравьи официально признаны сумасшедшими.
Желтый сумасшедший муравей Anoplolepis gracilipes, согласно статье, опубликованной в четверг в журнале Science, оправдывает свое название. Насекомое, распыляющее кислоту, имеет причудливую форму размножения, невиданную до сих пор в животном мире, которая, возможно, позволила ему стать одним из самых агрессивных инвазивных видов в мире и опустошать многие хрупкие экосистемы, с которыми он сталкивается.
«Открытие довольно экстраординарное», сказал Дени Фурнье, биолог по муравьям из Свободного университета Брюсселя, не участвовавший в исследовании. Он добавил, что выявление новой формы размножения муравья дает «еще один взгляд на то, на что способна природа».
Небольшое напоминание из курса полового воспитания: обычно эмбрион у всех, от человека до простейшего многоклеточного животного развивается после того, как сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку. Эта единственная слившаяся клетка делится, образуя организм, состоящий из генетически идентичных клеток. Возьмите почти любую клетку из вашего тела, и вы должны увидеть ту же ДНК, что и в любой другой клетке.
Но желтые сумасшедшие муравьи, по крайней мере, самцы – не такие.
Генетический материал из яйцеклетки матки и спермы ее партнера не сливаются вместе, образуя нового самца. Вместо этого и самка, и самец муравья вносят свой вклад в ДНК-нагруженные ядра, которые начинают реплицироваться по отдельности снова и снова. Они формируются в клетки, которые затем связываются в эмбрионе.
В результате тела самцов желтых сумасшедших муравьев не состоят из клеток, содержащих одинаковый набор ДНК. Муравьи-самцы вместо этого состоят из двух клеточных линий, каждая из которых имеет свои собственные генетические линии – одна от королевы, а другая от ее партнера. Королевы и рабочие самки этого вида, напротив, формируются из обычной комбинации сперматозоидов и яйцеклеток.
«Приятно быть на переднем крае знаний», сказал Хьюго Даррас, биолог-эволюционист из Университета Майнца в Германии и ведущий автор статьи, в интервью Zoom.
Изучив множество других видов, Даррас добавил: «Это, безусловно, самая странная система, с которой я когда-либо работал».
Самец желтого сумасшедшего муравья представляет собой то, что ученые называют химерой, или одно животное с двумя наборами генетически различных клеток. Название происходит от греческого мифологического существа, которое является частично львом, частично козлом и частично змеем.
Ученые обнаружили в природе несколько химер, как у людей, так и у других видов, иногда приводящих к появлению людей и других существ с глазами разного цвета. Но в большинстве случаев химеризм обычно возникает из-за редких случаев развития, например, когда один эмбрион поглощает другой в утробе матери.
Ученым давно известно, что сексуальная жизнь муравьев странна. Королевы некоторых видов клонируют себя. Другие виды муравьев вообще не имеют самцов. Ученые предполагают, что некоторые виды муравьев имеют четыре пола.
Бенджамин Олдройд, почетный профессор поведенческой генетики Сиднейского университета, не участвовавший в исследовании, пытался составить список способов размножения муравьев и родственных им видов, «как реальных, так и воображаемых».
«Но каждый раз, когда я выписывал такой список, оказывалось, что факты страннее вымысла», признался он. «Я никогда не представлял вид, у которого самцы представляют собой смесь клеток двух линий, и что одна линия будет использоваться для производства спермы. Я могу только описать этот "сумасшедший муравьиный секс" как выходящий за рамки моего воображения».
Тем не менее, даже в сумасшедшем мире муравьев желтый сумасшедший муравей выделялся до этого открытия.
Этот вид считается одним из самых опасных насекомых-захватчиков. Он путешествует по островным экосистемам от Гавайев до Занзибара. Суперколонии этих неистовых насекомых распыляют кислоту, чтобы усмирить добычу. Возможно, наиболее заметным для ученых стало истребление ими красных наземных крабов на острове Рождества в Индийском океане. Международный союз охраны природы включил сумасшедших муравьев в список «100 самых агрессивных чужеродных видов в мире».
Особый способ размножения желтого сумасшедшего муравья может дать ему преимущество как захватчику. Имея две отдельные генетические линии, этот вид может иметь меньшую вероятность инбридинга, даже если на остров прибывает лишь несколько особей.
Но Даррас предупредил, что для изучения этих вопросов необходимо проделать гораздо больше работы. «На данный момент это спекулятивно, сказал ученый. Он отметил, что это исследование желтого сумасшедшего муравья готовилось около 15 лет.
«Я полагаю, что авторам еще многое предстоит открыть и рассказать нам о желтом сумасшедшем муравье», сказал Фурнье.
Какой бы ни была причина, по которой муравей развил этот необычный способ размножения, Даррас и его команда написали, что муравей нарушает «фундаментальный закон биологического наследования» с помощью «репродуктивного способа, неизвестного науке» до сих пор.
Даррас отметил, что подавляющее большинство муравьев остается неизученными. «Я не удивлюсь, если мы обнаружим нечто подобное у другого вида».
Дэниел Кронауэр, профессор Рокфеллеровского университета, заметил, что в биологии не так уж много железных правил. «Фундаментальные законы – это что-то для физики. Биология больше похожа на набор исключений», сказал он. Но добавил: «Это очень интересное исключение».
