Ибериялық егінші құмырсқалардың аналықтары өз түрінің ұрпағын ғана емес, клондау арқылы басқа түрдің аталықтарын да дүниеге әкеле алады. Мұндай «бөгде» аталықтар пайда болғаннан кейін, олар колониядағы барлық жұмысшы құмырсқалардың әкесі болады. Бұл ерекше көбею және тіршілік ету механизмі ғалымдар үшін ұзақ уақыт бойы жұмбақ болып келді, бірақ енді оның сыры ашылды.

Сицилиядағы ерекше жаңалық

Сицилияға жасалған экспедиция кезінде Франциядағы Монпелье университетінің Джонатан Ромигье бастаған биологтар тобы ибериялық егінші құмырсқаларды (Messor ibericus) зерттеп, таңғаларлық ерекшелікті анықтады: колониядағы барлық жұмысшы құмырсқалар — бірнеше аптадан бірнеше жылға дейін өмір сүретін стерильді аналықтар — гибридтер болып шықты. Олардың ДНҚ-сының шамамен жартысы далалық егінші құмырсқаға (Messor structor), яғни басқа түрге тиесілі екені анықталды.

Ғалымдар жұмысшы аналықтар Messor ibericus аналығы мен Messor structor аталығының шағылысуынан пайда болады деп болжады. Түр аралық будандасу басқа құмырсқа түрлерінде де белгілі, бірақ бұл құбылыстың себептері әлі де түсініксіз. Екі негізгі гипотеза бар: біріншісі — гетерозис әсері, яғни гибрид ұрпақ өміршең болады; екіншісі — Messor ibericus-тағы ерекше генетикалық мәселе, мұнда өз түрінің аталығымен шағылысу тек жаңа аналықтарды береді, ал жұмысшылар дүниеге келмейді, бұл колонияның жойылу қаупін тудырады. Түр аралық будандасу осы кедергіні айналып өтуге мүмкіндік беретін эволюциялық механизм болуы мүмкін.

Генетикалық парадокс және оның шешімі

Алайда, Messor ibericus колониялары Messor structor кездеспейтін аймақтарда да, мысалы, Сицилияның өзінде де кездеседі. Дегенмен, ұяларда зерттеушілер денесінде түгі жоқ, Messor structor-ға ұқсас ерекше аталықтарды тапқан. Бұл қалай мүмкін?

Бұл аталықтардың митохондриялық ДНҚ-сының генетикалық талдауы олардың анасы Messor ibericus аналығы екенін көрсетті. Гипотезаны тексеру үшін ғалымдар 50-ге жуық колония жинап, оларды екі жыл бойы зертханада бақылады. Нәтижесінде үш гибрид аталық алынды, бұл Messor ibericus аналығы шынымен де екі түрлі аталықты — өз түрі мен бөгде түрді — дүниеге әкеле алатынын дәлелдеді.

Клондау механизмі

Колонияда басқа түрдің тірі өкілдері болмаса, ұрықтану қалай жүреді? Мұның жалғыз мүмкін түсіндірмесі — Messor structor-дың сперматозоидтары аналықтың арнайы мүшесінде — сперматекада сақталып, «бөгде» аталықтарды клондау арқылы пайда болады.

Аналықтың жұмыртқасында оның өз генетикалық материалы болады. Егер жұмыртқа ұрықтанбаса, одан Messor ibericus аталығы дамиды; ұрықтанса — аналық (болашақ аналық патша) пайда болады. Өз түрінің аталықтары тек аналықтың генінен дамиды, ал аналықтар — әкенің қатысуымен. Бұл көбею тәсілі гаплодиплоидты деп аталады.

Егер аналық бұрын екі түрдің аталықтарымен шағылысқан болса, оның сперматекасында екі түрлі сперма сақталады: «өзінікі» (Messor ibericus-тан) және «бөгде» (Messor structor-дан). Messor structor аталығын жасау үшін аналық «бөгде» сперманы пайдаланады, бірақ ұрықтандыру үшін емес, клон жасауға арналған генетикалық контейнер ретінде. Бұл жерде ұрықтану емес, жұмыртқаның генетикалық материалы сперматозоидтың материалымен алмастырылады. Нәтижесінде Messor structor аталығының клоны пайда болады, ал аналықтан тек митохондриялық ДНҚ қалады.

Эволюциялық маңызы және симбиоз

Бұл механизм колонияның тіршілігін қамтамасыз етеді: аналық екі түрлі репродуктивті аталық шығарады. Оның аналық патшалары өз түрінің аталықтарымен шағылысып, жаңа аналықтарды дүниеге әкеледі, ал жұмысшы армиясын құру үшін Messor structor клондарын пайдаланады. Олардың сперматозоидтары жұмысшы гибрид ұрпақ пен болашақ ұрпаққа жаңа клондар береді.

Табиғатта бір түрдің аталығының сперматозоидтары басқа түрдің аналығының жұмыртқасын «алдап», бөгде ұрпақ дүниеге келтіретін жағдайлар белгілі, бірақ мұндай паразитизм тек аталыққа тиімді. Ал ибериялық егінші құмырсқаларда бәрі басқаша: мұнда симбиоз тиімді. Аналықтар колонияның өміршеңдігін сақтау үшін клон-аталықтарсыз өмір сүре алмайды, ал олар өз кезегінде аналыққа өзіне ұқсас ұрпақ әкелу үшін мұқтаж. Сонымен қатар, гибрид жұмысшылар колонияның барлық мүшелерін қоректендіріп, қорғайды.

Айта кету керек, Messor structor клон-аталықтарының өз түрінің аналықтарымен шағылысатыны туралы дәлел жоқ, яғни олар «туған» жыныстық көбеюге оралмайды. Дегенмен, жаңа гендердің келуі болмағандықтан, клондарда қауіпті мутациялар жиналып, олардың желісін ұзақ мерзімде әлсіз етеді. Соған қарамастан, бұл механизм әзірге жұмыс істеп тұр: Messor ibericus колониялары Жерорта теңізі аймағында, тіпті бұрын Messor structor кездеспеген өңірлерде де сәтті таралып жатыр.

Зерттеу нәтижелері Nature журналында жарияланды.