Термиты: как генетические изменения способствовали эволюции социальной структуры насекомых
Термиты, известные своей способностью строить обширные колонии, насчитывающие миллионы особей, представляют собой образцы сложной социальной структуры, эволюция которой началась не менее 100 миллионов лет назад. Новое исследование, опубликованное в журнале Science, проливает свет на их увлекательную эволюционную историю и механизмы, которые способствовали их организации.
Международная команда эволюционных биологов под руководством Нэйтана Ло из Университета Сиднея провела сравнительный анализ геномов термитов с различной социальной структурой и геномами их ближайших родственников – тараканов и древесных тараканов. Исследование выявило, что изменения в диете термитов стали катализатором их социальной организации, что, в свою очередь, привело к серии генетических и социальных изменений.
«Термиты произошли от предков тараканов, которые начали жить внутри древесины и питаться ею», — отметил Ло в своем заявлении. «Наше исследование показывает, как сначала изменялось их ДНК в результате специализации на этой низкокачественной пище, а затем снова изменялось, когда они стали социальными насекомыми».
Ожидаемым бы считалось увеличение числа генов, отвечающих за сложное поведение. Однако исследование показало, что термиты потеряли часть генов, вместо того чтобы их увеличить. Переход от одиночной жизни с разнообразным питанием к социальной жизни, основанной на исключительно древесных источниках, привел к утрате генов, ответственных за метаболизм, пищеварение и размножение. «Удивительный результат заключается в том, что термиты увеличили свою социальную сложность, теряя генетическую», — пояснил Ло. «Это противоречит общепринятой идее о том, что для более сложных социальных структур необходимы более сложные геномы».
Одним из самых поразительных изменений, выявленных исследователями, стал потеря генов, отвечающих за построение хвостиков сперматозоидов у самцов. Поскольку термитные королевы моногамны со своими королями, конкуренция между сперматозоидами от разных самцов не требуется. Следовательно, нет необходимости в высокомобильных сперматозоидах.
«Эта утрата не вызывает моногамность», — добавил Ло. «Это, скорее, убедительный показатель того, что моногамность уже развилась».
Ученые на протяжении многих лет обсуждали, необходима ли высокая степень генетического сходства для поддержки строго контролируемой социальной структуры, наблюдаемой у термитов, муравьев и других социальных насекомых. Недавнее исследование укрепляет позицию тех, кто считает, что это действительно так. Оно также демонстрирует, что путь естественного отбора может принимать неожиданные повороты. «Эта работа показывает, что понимание социальной эволюции связано не только с добавлением новых черт, но иногда и с тем, что эволюция выбирает оставить позади», — заключил Ло.
Термиты, потерявшие свои сперматозоидные хвостики, тем не менее обрели новую семью и сложные социальные структуры, которые продолжают удивлять ученых. Это исследование добавляет новых штрихов в понимание эволюции социальных организмов и подчеркивает важность изучения генетических аспектов, которые могут показаться контринтуитивными на первый взгляд.
Феномен термитов и их уникальное поведение открывают новые горизонты для изучения эволюции социальных структур и вопросов, касающихся взаимодействия генетических изменений с экосистемами.