Кровосмещение у насекомых

Муравьи завоевали мир благодаря инцесту

Большинство биологов считает, что близкородственное скрещивание эволюционно невыгодно, поскольку понижает генетическое разнообразие потомков. Однако иногда подобное скрещивание может, наоборот, принести пользу популяции. Считается, что именно привычка к близкородственным бракам помогло безумному муравью-древоточцу завоевать весь мир.

Фото: Фото: AP

Этот муравей Paratrechina longicornis, относящийся к семейству Formicidae (к нему же, кстати, относятся и всем известные рыжие лесные муравьи, Formica rufa), является настоящим бедствием для жителей многих тропических и субтропических стран. И вовсе не из-за того, что он ядовит, или больно кусается (как выяснилось, для человека эти муравьи вообще безвредны), или разносит какие-нибудь инфекции. Дело в том, что представители данного вида проникают в стены домов, поселяются там и потихоньку разрушают их. Кроме того, они снуют всюду, залезая в еду, одежду и даже в электроприборы!

А, кстати, почему Paratrechina longicornis прозвали безумным муравьем (от англ. "crazy ant")? Дело в том, что поведение рабочих особей данного вида, собирающих пищу (или, как говорят ученые, фуражиров), долгое время казалось зоологам весьма странным. Вместо того, чтобы идти по следу фуражира, обнаружившего добычу, стройными рядами, они постоянно мечутся из стороны в сторону. Однако недавние исследования объяснили столь странное поведение фуражиров безумного муравья.

Дело в том, что фуражиры безумного муравья имеют индивидуальные участки для поиска пищи, на которых охотятся только они и больше никто. И вот когда кто-то из них обнаружит добычу, то он начинает беспорядочно бегать вокруг нее, то приближаясь к ней, то удаляясь. Этим он пытается привлечь внимание соседей для того, чтобы они подошли к нему и помогли отнести добычу в муравейник. Действовать так же, как большинство других муравьев, то есть выслать разведчика, который найдет корм, а потом прибежит в муравейник за подмогой, помечая при этом свою дорогу специальными "следовыми феромонами", они не могут, поскольку таковых у них просто-напросто нет. Вот и приходится устраивать пляски наподобие тех, которые устраивают люди, встречающие в аэропорту своих родственников, — просто для того, чтобы привлечь их внимание.

Исходно представители вида Paratrechina longicornis обитали в лесах Южной Америки, предпочитая выбирать для поселения гниющие древесные стволы. Однако в XX веке в связи с тем, что люди стали все чаще проникать в девственные южноамериканские леса, они решили, что деревянные стенки человеческого жилища весьма хороши для того, чтобы соорудить в них убежище. В результате безумные муравьи сначала завоевали весь Новый Свет, а потом на кораблях и самолетах пересекли океаны и обосновались в Евразии, Африке, Австралии и Океании.

Фото: AP

Почему же этим муравья удалось так широко распространиться по всему свету? Не исключено, что в этом им помогло… кровосмешение. Недавно зоолог Морган Перси из Свободного университета Брюсселя, исследуя жизнь безумных муравьев в лабораторных условиях, установил, что молодые самцы и самки этого вида, когда приходит время покидать муравейник и подыскать себе пару, вовсе не делают этого. Они остаются в гнезде и спариваются между собой, то есть, образно говоря, "предаются кровосмесительной связи". После этого самцы погибают (вовсе не от стыда, просто у всех муравьев так заведено), а оплодотворенные самки, привлекая часть рабочих, основывают новое гнездо недалеко от старого (такое поселение ученые называют "отводками").

Читайте также: Как насекомые ищут себе пару

Подобное поведение "молодоженов" Paratrechina longicornis выглядит еще более странным, нежели безумные танцы их фуражиров. Ведь не секрет, что большинство животных всячески стараются избежать близкородственных скрещиваний, поскольку они уменьшают генетическое разнообразие популяции. А это, в свою очередь, приводит к накоплению опасных мутаций и снижению возможности приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Именно поэтому молодые самцы и самки у большинства видовмуравьеввбрачныйсезонстараютсяулететькакможнодальшеотродногогнезда—тамвероятность кровосмешения весьма уменьшится.

Однако, как это ни странно, в таком способе размножения тоже есть свои плюсы. Давно известно, что во время муравьиного лета от хищников и несчастных случаев может погибнуть до 80% молодых муравьев. Да и оплодотворенные самки тоже далеко не всегда могут основать гнездо в незнакомой местности — более двух третей из них погибнут, так и не дав начало новой колонии. Смертность же молодоженов при внутригнездовом спаривании весьма низка — около пяти процентов. Кроме того, практически все самки сразу же организуют жизнеспособные колонии-отводки.

Доктор Перси считает, что именно такое кровосмешение и помогло безумному муравью так широко распространиться по нашей планете. В самом деле, если большая часть оплодотворенных самок выживает, то общая численность колонии быстро растет (в основном за счет отводков). А это, в свою очередь, приводит к расширению контролируемой муравьями территории, что обеспечивает дополнительный рост численности, и так далее, наподобие цепной реакции. В результате вселенцы Paratrechina longicornis успешно вытесняют многих своих соседей, принадлежащих к другим видам. Из-за этого во многих странах этому муравью сотрудники служб охраны природы уже объявили самую настоящую войну (которая, правда, пока весьма безуспешна, ибо безумный муравей оказался весьма устойчив к действию большинства инсектицидов).

Фото: AP

Проведя более подробные генетические исследования, ученые также поняли, что то, что на первый взгляд кажется кровосмешением, таковым не является. Ведь молодая самка у этих муравьев спаривается последовательно с несколькими самцами. Их половые клетки хранятся у нее в особых семяприемниках до конца ее жизни. Изучив же генотипы самцов, самок и рабочих особей, ученые пришли к выводу, что все они отличаются друг от друга, поскольку откладывая разные яйца, самка по-разному распределяет генетический материал.

Выяснилось, что когда царица откладывает яйца, из которых появятся самки-принцессы, в них попадает лишь генетический материал их матери (то есть эти яйца развиваются без оплодотворения). Яйца, из которых выдут принцы, весьма разнообразны, поскольку в них содержится лишь генетический материал их отцов (после оплодотворения сперматозоидом яйцеклетки гены последней деградируют). То есть каждый принц является по сути клоном своего отца, а принцесса — матери. Поэтому генетически их нельзя назвать родственниками, и, следовательно, никакого кровосмешения тут нет.

А вот на рабочих все эти хитрости не распространяются, они содержат как отцовские, так и материнские гены. Так что в плане наследственности, не размножающиеся особи оказываются самыми разнообразными в семье. Это выглядит вполне логичным — ведь именно трудолюбивые рабочие, а не праздные царицы должны обеспечить высокую степень приспосабливаемости всей семьи к изменениям условий окружающей среды.

Правда, до сих пор непонятен один из моментов личной жизни муравьев. Если в первом поколении близкородственное скрещивание и не вызовет кровосмешения, то уже через несколько поколений все самцы и самки большой колонии все равно окажутся родственниками. Как они поступают в этом случае? Может быть, все-таки устраивают брачный вылет?

Ученые не могут дать ответ на этот вопрос, поскольку наблюдаемая группа муравьев в лаборатории живет еще относительно недолгое время и такой проблемы перед ними пока не вставало. Однако не исключено, что в природе безумные муравьи могут сочетать как периоды внутригнездового размножения, так и периоды внегнездового спаривания.

Так что, как видите, то, что при одних условиях бывает невыгодно, при других оказывается выигрышным. И даже кровосмешение иногда может привести к эволюционному прогрессу…

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"