Jedna včela vytvára armádu klonov usilujúcich sa o zničenie iného druhu včiel

(NguyenDucQuang/iStock/Getty Images)

Keď úle africkej nížiny včela medonosná ( Apis mellifera scutella ) kolaps, robia to kvôli neviditeľnej vnútornej hrozbe: rastúcej, nesmrteľnej klonovať armáda konkurenčného poddruhu včiel.

Táto armáda je možná vďaka robotniciam konkurenčného poddruhu – včely medonosnej juhoafrickej ( Apis mellifera capensis ) – dokážu vytvoriť dokonalé kópie seba samých, pričom sa zistilo, že jeden jednotlivec to urobil miliónkrát za posledné tri desaťročia.

S touto schopnosťou trvalého klonovania sa včely z Cape vkradnú do úľov svojich rivalov včiel z nížin a chrlia kópiu za kópiou (netreba mať kráľovnú). Ešte horšie je, že tieto klony sú darmožráči, ktorí odmietajú robiť akúkoľvek prácu.



Teraz nová štúdia odhalila genetické základy zvláštnej a impozantnej adaptácie.

Na rozdiel od väčšiny zvierat, a dokonca aj ich vlastnej kráľovnej, robotnice nepremiestňujú DNA vajec, ktoré znášajú. To umožňuje pracovníkom neustále vytvárať dokonalú kópiu seba samých – klon – zakaždým, keď sa reprodukujú.

Podľa vedcov sa vyhýbanie sa tomuto procesu preskupovania DNA nepodobá ničomu, čo kedy videli.

Súvisiace: Nádherné zábery austrálskych „dúhových“ včiel vás ohromia

'Je to neuveriteľné. Je to tiež neuveriteľne dysfunkčné,“ povedal pre Live Science hlavný autor Benjamin Oldroyd, profesor behaviorálnej genetiky na Univerzite v Sydney, s odkazom na skutočnosť, že na udržanie chromozómov počas procesu výroby vajíčok je normálne potrebné preskupenie.

„Aj tak sa im to podarilo [stále znášať vajcia]. Je to šialené; Nikdy predtým som o ničom takom nepočul.“

Robotnice medonosné a iný spoločenský hmyz majú schopnosť rozmnožovať sa formou nepohlavnej reprodukcie nazývanej lytokózna partenogenéza, pri ktorej samice produkujú samičie potomstvo z neoplodnených vajíčok.

Zakaždým, keď vytvorí potomstvo, včela robotnica s jedným rodičom replikuje chromozómy, ktoré dostala od svojich rodičov (kráľovnej a samca drona), na štyri.

Potom vezme genetický materiál zo všetkých štyroch chromozómov, premieša ho a vytvorí štyri chromozómy s touto zmiešanou DNA prostredníctvom procesu nazývaného rekombinácia.

Toto preskupenie zaručuje, že aj s jedným rodičom budú budúce potomstvo geneticky odlišné.

Keďže sa však vyberú iba dva chromozómy zo štyroch a sexuálny partner nezavedie žiadny nový genetický materiál, vedie to k priemernej strate jednej tretiny genetickej diverzity pri každom premiešaní alebo každej generácii, povedal Oldroyd. .

Už po niekoľkých generáciách partenogenetickej reprodukcie vedie nahromadená strata genetického materiálu k úrovniam genetickej diverzity, ktoré sú dostatočne nízke na to, aby boli smrteľné.

Väčšina spoločenského hmyzu sa preto spolieha na kráľovnú, ktorá sa v ich mene sexuálne rozmnožuje. Na oplátku geneticky rôznorodé robotnice udržiavajú zdravie kolónie a chránia potomstvo svojich blízkych príbuzných súrodencov a bratrancov.

'Je to ako v ľudskej spoločnosti, máme napätie medzi tým, čo je dobré pre jednotlivca a čo je dobré pre spoločnosť, a prichádzame so všetkými týmito spoločenskými normami, ktoré nám umožňujú fungovať,' povedal Oldroyd. 'V spoločnostiach včiel je jednou z vecí, ktoré sa vyvinuli na potlačenie sebeckého správania, [že] robotnice vo všeobecnosti nedokážu znášať vajcia.“

Väčšinou to platí o včele medonosnej, ktorá podľa Oldroyda celkovo dodržiava bežné pravidlá spoločenského rozmnožovania hmyzu.

Ale robotnice včely medonosnej majú genetickú mutáciu, ktorá im umožňuje klásť vajíčka partenogeneticky so všetkým genetickým materiálom zo štyroch chromozómov (takže nejakým spôsobom nevyhadzujú žiadny z týchto chromozómov). Vďaka tejto schopnosti môžu zabrániť okamžitej strate genetickej diverzity spôsobenej procesom preskupovania.

To im umožňuje klonovať sa, kedykoľvek chcú, po celé desaťročia, aj keď klonovanie v oveľa dlhšom časovom horizonte vedie k populácii, ktorá ako celok nemá žiadnu genetickú diverzitu.

Táto klonovacia superveľmoc stavia kolónie na oveľa jemnejšiu rovnováhu medzi individualizmom a socialitou. A ak sa prevrátia, podľa vedcov im môže hroziť vyhynutie.

Aby Oldroyd a jeho tím pochopili, ako môžu klony vytvoriť milióny kópií seba samých a pritom zostať funkčné, porovnali genómy robotníc včiel z Cape s genómami ich kráľovnej a jej potomkov.

Po prinútení kráľovnej Cape, aby sa rozmnožovala asexuálne tým, že ju nalepili chirurgickou páskou, ktorá jej zabránila v párení, tím skúmal určité sekvencie DNA tak kráľovnej Kapskej, ako aj 25 lariev, ktoré vyprodukovala. Potom urobili to isté pre štyri robotnice včiel z Cape a ich 63 lariev.

Tím zistil, že nepohlavne reprodukované potomstvo kráľovnej malo úroveň rekombinácie (miešanie DNA) 100-krát vyššiu ako geneticky identické klonované potomstvo robotníc – toto zistenie naznačuje, že u včiel z Cape sa vyvinula mutácia, ktorá bráni rekombinácii.

Bez rizika tretinovej straty genetického materiálu spôsobenej procesom asexuálneho preskupovania môžu pracovníci neustále vytvárať dokonalé kópie seba samých.

Schopnosť robotníkov ľubovoľného klonovania stavia ich kolónie do oveľa neistejšej pozície, najmä keď kráľovná odíde alebo zomrie a starý spoločenský poriadok sa zrúti. Namiesto vynakladania energie na to, aby sa kolónia postavila na nohy, sa pracovníci budú venovať sebeckým plánom – ako je hľadanie spôsobov, ako umiestniť svoje klony na mocenské pozície.

'Ak napríklad odoberiete kráľovnú, namiesto toho, aby ste vychovali novú kráľovnú, ako by to mohli urobiť iné druhy včiel, tieto včely začnú samé klásť vajíčka,' povedal Oldroyd.

„Existujú aj bunky, nazývané queen cells, kde kráľovná kladie vajíčka obsahujúce budúce kráľovné. Je úplne možné, aby robotnica priletela z inej kolónie alebo jeden z existujúcich robotníkov v tejto kolónii prišiel a nahradil vajíčko kráľovnej jedným z ich klonovaných vajec. Takto sa môžu geneticky reinkarnovať ako kráľovná.“

Ale jedna línia robotníc včiel z Cape posunula toto sociálne parazitické správanie ešte ďalej, až do bodu, keď už nepotrebujú kráľovnú a existujú len tak, že prevezmú úle africkej nížinnej včely.

Členovia patriaci do jednej vetvy nečestných klonov včelích robotníc kapských sa vkrádajú do afrických nížinných úľov, ktoré sa bežne používajú na poľnohospodárske účely, a nakladú toľko vajíčok, koľko môžu, ktoré si africké nížinné včely mýlia s vlastnými a chovnými.

Parazitický klon lariev včiel Cape je v tejto lsti, dokonca vysiela signály svojim nešťastným hostiteľom, aby ich čo najviac nakŕmili. Toto správanie podobné kukučke im umožňuje narásť telo a vaječníky takmer do veľkosti kráľovnej.

'Klony včiel Cape nerobia v týchto úľoch žiadnu prácu, pretože sa rozmnožili,' povedal Oldroyd. 'Len sa naťahujú s týmto postojom ako: 'Áno, budeš pre mňa pracovať.' Veľmi rýchlo vedie ku kolapsu úľa. Ako jednotlivci sú tieto klony dosť nefunkčné, takže by ste čakali, že zmiznú. Ale v tomto ohľade sú veľmi podobné bunkám v nádore – nezáleží na tom, či je každý klon zdravý, pokiaľ ich je naokolo dosť na to, aby využili hostiteľa.“

Včelie robotnice, ktoré sa podieľajú na tomto parazitickom správaní, sú podľa Oldroyda geneticky identickými potomkami jednej robotnice, ktorá žila v roku 1990.

Táto jediná línia klonov je zodpovedná za zrútenie 10 percent afrických nížinných kolónií včiel každý rok.

Teraz, keď výskumníci vedia, ako môžu robotníci vykonať svoj bizarný klonovací trik, chcú zistiť, ako môžu kráľovné zapnúť gén, ktorý umožňuje rekombináciu, a ako ho môžu robotníci vypnúť.

Chcú tiež preskúmať africké nížinné úle parazitované robotnicami včiel Cape, aby zistili, čo spúšťa kolaps úľa.

Výskumníci zverejnili svoje zistenia 9. júna v časopise Zborník Kráľovskej spoločnosti B .

Súvisiaci obsah:

Galéria obrázkov: Invázne druhy

10 najdiabolskejších a najnechutnejších parazitov

Googly eyes: Fotografie nápadných osích tvárí

Tento článok pôvodne publikoval Živá veda . Čítať pôvodný článok tu .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.