Kako kraljica mrava stvara hibridne radnike i klonirane mužjake druge vrste

Naizgled jednostavan cilj razmnožavanja je da stvori potomstvo iste vrste. Ipak, jedna vrsta žitnog mrava iz Evrope — Messor ibericus — baca potpuno novo svetlo na to pravilo: njene kraljice proizvode hibridne radnike i istovremeno stvaraju mužjake čiji nuklearni genom potiče od druge vrste.

Gde živi i kako izgleda Messor ibericus

Messor ibericus je rasprostranjen širom južne i centralne Evrope, najčešće na Iberijskom poluostrvu. Naseljava otvorena, suva staništa i uglavnom se hrani semenkama. Kraljica dostiže oko 1 cm dužine (~0,4 inča), dok su radnice znatno manje. Kolonije mogu sadržati i do 10.000 jedinki, obično u zemlji, trulom drvetu ili ispod kamenja.

Queens are in charge of ant colonies.©xpda, CC BY-SA 4.0 –Original/License

Neobičan sistem razmnožavanja

Uobičajeno, kod mrava oplođena jaja daju ženke (radnice ili buduće kraljice), dok se mužjaci razvijaju iz neoplođenih jaja. Međutim, kod M. ibericus istraživanja su pokazala dve izuzetne stvari: radnice su hibridi čija nuklearna DNK potiče od Messor structor, dok mitohondrijalna DNK potiče od M. ibericus (što znači da im je majka M. ibericus), a pored toga, deo mužjaka u kolonijama su praktično nuklearni klonovi M. structor.

Šta su naučnici otkrili?

Istraživači su prikupili 132 mužjaka iz 26 kolonija. Oko polovine tih mužjaka izgledalo je morfološki slično M. structor, ali analiza DNK je pokazala interesantnu kombinaciju: mitohondrijalni genom (nasleđe preko majke) bio je M. ibericus, dok su nuklearni geni odgovarali M. structor. To upućuje na oblik spermijskog parazitizma i na proces u kojem kraljica izgleda dopušta da muški genom druge vrste preuzme ključnu ulogu pri formiranju određenih jedinki.

Harvester ants have a complicated reproduction method.©Deer worawut/Shutterstock.com

Kako biološki to funkcioniše?

Model koji naučnici predlažu glasi ovako: M. ibericus kraljica se pari sa M. structor mužjakom ili muškog porekla spermom; potom napušta područje gde je došlo do parenja i osniva novu koloniju. U toj koloniji ona na neki način onemogućava uključenje svoje nuklearne DNK u jezgro oplođenog jajeta, pa jaja koja bi inače dala hibridne (sterilne) radnike razvijaju se u mužjake čiji nuklearni genom potiče od M. structor — praktično nuklearni klonovi muškog donora, dok zadržavaju mitohondrijalni genom kraljice.

Zašto je to važno?

Ovaj način razmnožavanja objašnjava prisustvo hibridnih radnika u oblastima gde same M. structor vrste nema (npr. Sicilija, najbliže populacije su stotinama kilometara daleko). Reč je o retkom i do sada neviđenom mehanizmu kod mrava gde jedna vrsta koristi muške gene druge vrste za proizvodnju radne kaste, dok istovremeno klonira te muške gene kako bi obezbedila njihov kontinuitet u sopstvenoj koloniji. Zanimljivo je i to da ove dve vrste dele poslednjeg zajedničkog pretka pre oko 5 miliona godina.

Etika i posledice za mužjake

Za muškarce koji su genetski klonovi M. structor, život u koloniji M. ibericus znači da su "zarobljeni" izvan svoje prirodne distribucije i praktično nemaju šansu da se pare sa vlastitom vrstom. S druge strane, iz perspektive populacione genetike, ova strategija stvara oblik seksualne međuzavisnosti i omogućava širenje hibridnih radnika i van dometa donor- vrste.

Zaključak: Sistem razmnožavanja kod Messor ibericus je jedinstven primer kako evolucija može razviti kompleksne i neočekivane strategije, kombinujući hibride, spermijski parazitizam i kloniranje u jednoj socijalnoj insektnoj zajednici.