Королева муравьев клонирует самцов-чужаков, чтобы использовать их как «отцов» для своих рабочих. Как это работает?

Львы рождают львят. Из желудя вырастает дуб. Это одно из фундаментальных правил биологии. Особи производят потомство своего вида. Но муравей вида Messor ibericus это правило ломает. Его королева откладывает яйца, из которых появляются не только ее сородичи, но и особи совершенно другого вида.

Это не случайность и не ошибка природы. Это выверенная стратегия выживания, настолько странная, что ученым пришлось ввести для нее новый термин — ксенопария, или «рождение чужого». Давайте разберемся, как работает эта система и почему она возникла.

Загадка гибридных рабочих

Все началось с генетического анализа муравьиных колоний. Исследователи обнаружили странность: рабочие муравьи в гнездах Messor ibericus оказались гибридами. Их геном был смесью ДНК двух разных видов.

Анализ показал, что матери у них действительно королевы M. ibericus. А вот отцами были самцы другого вида — Messor structor. Эти два вида — не близкие родственники. Их эволюционные пути разошлись более 5 миллионов лет назад.

Это открытие сразу поставило ребром главный вопрос. Рабочие — это основа колонии. Они строят, добывают пищу и защищают гнездо. Получается, для производства жизненно важной рабочей касты королева M. ibericus обязана спариваться с самцом чужого вида. Без этого ее колония просто не сможет существовать. Но как она это делает?

Где найти отца?

Проблема усугубилась, когда ученые посмотрели на карту. Колонии M. ibericus с их гибридными рабочими находили по всей Южной Европе. В том числе и в тех местах, где муравьи M. structor вообще не обитают. Например, на Сицилии.

Парадокс становился все глубже. Как королева может регулярно спариваться с самцами, которых нет на сотни километров вокруг? Долгое время это оставалось неразрешимой загадкой. Ответ оказался внутри самого гнезда.

Он был настолько неожиданным, что изменил представление о границах между видами.

Королева производит самцов сама

Наблюдая за колониями в лаборатории, ученые увидели нечто невероятное. В одном и том же гнезде, от одной и той же королевы M. ibericus, появлялись самцы двух видов. Одни — «волосатые» — были ее собственными сыновьями, M. ibericus. Другие — «безволосые» — были чистокровными самцами вида M. structor.

Генетический анализ подтвердил: все особи в гнезде, включая этих «чужих» самцов, несли в своих клетках митохондрии королевы M. ibericus. Митохондрии — это клеточные органеллы, которые передаются потомству только по материнской линии. Это было неопровержимым доказательством: всех их родила одна и та же мать.

Но как королева одного вида может родить особь другого?

Она использует процесс под названием андрогенез. Это форма размножения, при которой генетический материал яйцеклетки не участвует в развитии зародыша. Весь организм развивается исключительно из генома сперматозоида. Королева откладывает яйцеклетку, оплодотворяет ее спермой M. structor из своих запасов, а затем ее собственное ядро из этой яйцеклетки удаляется. Яйцеклетка служит лишь питательной средой и оболочкой. В результате на свет появляется самец, который является точным клоном своего отца.

Королева M. ibericus буквально клонирует самцов другого вида, чтобы обеспечить свою колонию их спермой для производства рабочих.

От паразитизма к одомашниванию

Такая сложная система не могла возникнуть на пустом месте. Ученые восстановили ее эволюционную историю, и она оказалась не менее интересной.

Шаг первый: Спермопаразитизм. Изначально королевы M. ibericus, потеряв способность производить рабочих самостоятельно, стали сексуальными паразитами. Они основывали колонии поблизости от гнезд M. structor и спаривались с их самцами. Это работало, но сильно ограничивало их ареал обитания. Они были привязаны к своему «хозяину».

Шаг второй: Ксенопария. В какой-то момент эволюции у M. ibericus появилась новая способность — клонировать нужных им самцов из запасенной спермы. Это был революционный прорыв. Они перестали зависеть от диких популяций M. structor. Они получили собственный, возобновляемый источник чужого генома. По сути, они «одомашнили» самцов другого вида.

Эти «одомашненные» самцы отличаются от своих диких сородичей. У них очень низкое генетическое разнообразие (ведь они клоны), и они даже выглядят немного иначе. Они стали инструментом в жизненном цикле другого вида.

Два вида, один сверхорганизм

Вся эта система поражает своей логикой. Королева M. ibericus спаривается с самцами своего вида, чтобы произвести новых королев. Одновременно она спаривается с «одомашненными» самцами M. structor, чтобы произвести гибридных рабочих. А чтобы эти «одомашненные» самцы не закончились, она клонирует их из сохраненной спермы.

Это первый известный науке случай, когда жизненный цикл одного вида напрямую включает в себя обязательное производство особей другого вида. Исследователи назвали это явление ксенопарией.

История муравья Messor ibericus заставляет переосмыслить сами понятия «вид» и «организм». Здесь две генетически далекие линии оказались настолько тесно переплетены, что сформировали единую репродуктивную систему. Колония этих муравьев — это уже не просто семья. Это настоящий сверхорганизм, состоящий из двух видов, которые не могут выжить друг без друга.