Еволюційний конфлікт робітників безжалих бджіл з личинками призвів до масового вбивства маток

Бельгійські та мексиканські вчені спростували гіпотезу, що пояснює, навіщо центральноамериканські безжалі бджоли виробляють набагато більше маток, ніж потрібно колонії. Раніше ентомологи припускали, що зайві самки покидають будинок, захоплюють місце маток в чужих колоніях і за рахунок соціального паразитизму поширюють в популяції генетичний матеріал рідної сім'ї. Однак виявилося, що представники даного виду не здатні проникати в колонії сородичів. Більш того, всупереч попереднім дослідженням, робочі особи не регулюють кастову приналежність личинок, щоб вивести побільше розмножуваних самок. Як зазначається в статті для журналу, швидше за все, майбутня каста у даного виду закріплена генетично. Даний механізм породжує конфлікт між личинками, яким вигідно стати матками, і робочими особинами, які намагаються зберегти спільноту. Вирішується він дуже жорстоко: робітники просто вбивають більшу частину маток, що з'явилися на світ.


Громадські бджоли, в тому числі медоносні (), живуть колоніями, які складаються з матки і великої кількості робочих особин - її дочок. Доля кожного члена такої спільноти визначається вже на ранніх стадіях розвитку. Личинки, яких протягом декількох днів після появи на світ годують багатим білками маточним молочком, а потім переводять на суміш меду і пилки, стають безплідними і приєднуються до робочої касти. При цьому їхні сородичі, які продовжують отримувати молочко аж до окукливання і живуть у більш великих осередках сот, перетворюються на маток і надалі беруть участь у розмноженні.


Такий механізм дозволяє бджолам підтримувати оптимальний баланс між кастами, у великій кількості вирощуючи численних робочих особин і одиничних маток. Крім того, він зміцнює бджолину спільноту. Якби приналежність бджіл до кастів була закріплена генетично, матки, які розмножуються самі, отримували б еволюційну перевагу, а безплідні робітники, які доглядають за чужими дітьми, програвали. У результаті егоїстичних бджіл, які воліють брати участь у розмноженні замість догляду за сородичами, ставало б все більше, що призвело б до поступової втрати соціальності протягом багатьох поколінь.

Втім, не у всіх видів бджіл розподіл порожній проходить однаково гладко. Наприклад, усі особистинки, що живуть у Центральній Америці, безжалісних бджіл отримують однакове харчування і містяться в комірках подібного розміру. При цьому, за оцінками ентомологів, до двадцяти відсотків жіночих особин цього виду перетворюються на маток. Оскільки колонія потребує лише однієї самки, яка розмножується, інших незабаром після перетворення в імаго вбивають робітники.

Причина перевиробництва маток у бджіл-меліпон залишається невідомою. Недавні дослідження змусили вчених припустити, що доля личинок цих комах залежить від концентрації монотерпеноїда гераніола в комірках, де вони розвиваються. Цю речовину виробляють і поміщають в осередки робочі особини. Стверджується, що чим з більшою концентрацією гераніола зіткнуться личинки під час розвитку, тим вище будуть їх шанси перетворитися на матку. Виходить, робочі парадоксальним чином самі стимулюють появу численних маток лише для того, щоб їх убити.

Фахівці допускають, що надлишок маток може бути вигідним для, якщо значна кількість здатних до розмноження самок залишають рідну колонію і впроваджуються в нерідні колонії цього ж виду по сусідству, де замінюють попередніх маток (так чинять представники близького виду і, можливо,; у них рівень перевиробництва маток не такий високий, як у). У такому випадку робочі бджоли виграють від вкладень у вирощування маток, адже ті будуть активно поширювати спільні з ними гени в популяції за рахунок соціального паразитування.

Команда ентомологів під керівництвом Рікардо Кальярі Олівейри (Ricardo Caliari Oliveira) з Левенського католицького університету вирішила протестувати цю гіпотезу на практиці. Дослідники вирушили до Мексики, де провели експерименти з 25 колоніями. З кожної колонії вони видаляли матку, чекали, коли її місце займе нова, а потім брали у неї зразки тканин для генетичного матеріалу. Крім того, автори проводили генетичний аналіз старої матки і робочих особин.

У середньому нова матка з'являлася в колонії через вісімнадцять днів після зникнення попередниці. Всупереч очікуванням Олівейри і його співавторів, всі нові матки були дочками попередніх. Ступінь споріднення між старою і новою матками виявилася такою ж, як і між старою маткою і робочими особинами. Жодного випадку соціального паразитизму, при якому місце матки, яка вибула, зайняла б самка з іншої колонії, виявити не вдалося. Таким чином, численні матки виявилися нездатними впроваджуватися в чужі колонії.


На наступному етапі дослідники перевірили, чи гераніол дійсно стимулює розвиток здатних до розмноження самок i. Для цього вони взяли велику вибірку осередків цих бджіл з личинками всередині і ввели в частину з них гераніол, а в частину - фізіологічний розчин. Потім комахам давали нормально розвиватися протягом трьох тижнів, після чого перевіряли їх кастову приналежність. Проаналізувавши отримані дані, автори дійшли висновку, що гераніол не впливає на шанси личинки стати маткою.

Результати дослідження Олівейри і його колег спростовують популярну гіпотезу, згідно з якою робочі особини навмисно стимулюють розвиток численних маток, які впроваджуються в колонії сородичів і захоплюють їх, підвищуючи тим самим еволюційний успіх рідної спільноти. Судячи з усього, доля личинок бджіл з роду залежить від спадкових факторів. Наприклад, носії певної алелі можуть з більшою ймовірністю перетворюватися на самок, що розмножуються. Автори підсумовують, що перевиробництво і подальше вбивство маток у i є наслідком конфлікту між личинками, яким вигідно ставати самками, що розмножуються, і робочими особами, які намагаються підтримати стабільність колонії.

Ентомологи з'ясували, що мікробіом кишечника американських бджіл-падальників з роду помітно відрізняється від того, що характерний для їх рослинноїдних сородичів. Серед симбіонтів цих комах переважають молочнокислі та оцтокислі бактерії, включаючи види, що полегшують перетравлення м'яса. Ймовірно, тригони придбали такий незвичайний мікробіом у зв'язку з різкою зміною раціону.

COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND