Kilka faktów z mrówczego świata

Mrówki to owady żyjące w gniazdach i tworzące społeczności kastowe – tyle o tych owadach wie większość z nas. Nieco mniej osób zdaje sobie sprawę z bogactwa świata tych owadów: na świecie żyje ich ponad 12 tysięcy gatunków, z czego w Polsce 103 gatunki. Zazwyczaj jest tak, że królowa w trakcie lotu godowego kopuluje z wieloma samcami, gromadząc zapas nasienia na całe, niekiedy kilkunastoletnie życie. Następnie znajduje ona dogodne miejsce na nowe gniazdo, drąży pierwszy korytarz z komorą i zajmuje się tym co będzie robić przez dalszą część życia – składaniem jajeczek. Z zapłodnionych jajeczek wkrótce lęgną się pierwsze robotnice, których liczebność z czasem, w przypadku niektórych gatunków sięgnie nawet kilkuset tysięcy sztuk w jednej kolonii. Robotnice mają różny genom (wszak lęgną się z zapłodnionych jajeczek, w dodatku mają często różnych ojców) i pełnia w kolonii wyspecjalizowane funkcje. Większość z nich zajmuje się zdobywaniem pokarmu, opieką nad larwami, dbaniem o królową, sprzątaniem kolonii i jej rozbudową a także obroną całej mrówczej społeczności. Co jakiś czas z niezapłodnionych jajeczek legną się samce, które w trakcie lotów godowych łącza się z kolejnym pokoleniem królowych, po czym wkrótce giną – i tak cały cykl zatacza koło od tysiącleci. Oczywiście od tej reguły jest masa wyjątków: niekiedy gniazdem rządzi kilka królowych, przy czym może być to sytuacja czasowa albo stała. Zdarza się też że jeden gatunek podbija kolonię drugiego, a po zabiciu królowej, robotnice z gatunku zniewolonego zajmują się opieka nad larwami gatunku najeźdźcy. Wreszcie obok gatunków koczowniczych są osiadłe a obok agresywnych zajmujących się polowaniem są i takie, które w podziemnych komorach prowadzą uprawę grzybów. A zatem: niewolnictwo, podboje, kasty, współrządzenie, rządy rozważne i te niezbyt, uprawa, koczownictwo – wszystkie te „intrygi” dworskie i etapy rozwoju ludzkich społeczności można znaleźć w świecie mrówek. Okazuje się jednak że jest jedna zasadnicza różnica- klonowanie. Coś co było do niedawna zarezerwowane dla sfery fantastyki, od kilkunastu lat jest z różnym powodzeniem realizowane w niektórych ośrodkach badawczych . Jednak cała historia owieczki Dolly czy sklonowanego psa blednie w porównaniu ze światem przyrody. Oto w Amazońskiej dżungli naukowcy odkryli gatunek mrówek, który od setek tysięcy lat obywa się bez seksu a nad rozmnażanie płciowe preferuje klonowanie.

Mrówczy świat bez seksu

Badacze zajmujący się mrówkami z gatunku Mycocepurus smithii nie spodziewali się, że mogą odkryć coś tak niezwykłego. Jak to jednak bywa o odkryciu zadecydował przypadek, jak mówi Anna Himler z biolog Uniwersytetu w Arizonie a zarazem uczestnik badań – postanowiliśmy zbadać DNA mrówek z tego gatunku. W założeniu dzięki porównaniu pewnych kluczowych fragmentów genomu z kilku kolonii, można ustalić stopień wzajemnego pokrewieństwa danych kolonii lub wzajemnego pokrewieństwa osobników w danej kolonii. Okazało się jednak że wyniki zaskoczyły samych naukowców – Wszystkie badane mrówki okazały się w istocie klonami jednej królowej, całe ich DNA było identyczne. Wtedy biolodzy postanowili bliżej przyjrzeć się tym niezwykłym owadom – okazało się, że samice nie są zdolne do kopulacji a cześć ich narządów rozrodczych ulęgła degradacji. Jak wyjaśnia dr Himler – ten gatunek na drodze ewolucji wytworzył własny sposób rozmnażania. Na razie nie wiadomo kiedy mrówki zrezygnowały z rozmnażania płciowego, naukowcy maja nadzieję ustalić datę i przyczynę tego zjawiska dalszych badaniach. Jak dodają naukowcy powstawanie samców z niezapłodnionych jajeczek jest dość powszechne w świecie owadów, jednakże powstawanie z niezapłodnionych jajeczek samic będących genetycznie klonami jest już ewenementem.

Co klon zyskał a co stracił

Jak tłumaczą naukowcy, klonowanie pod pewnymi względami jest bardziej korzystne od rozmnażania płciowego. Pozwala to na przykład uniknąć energetycznego kosztu wytworzenia samców a tym samym podwaja liczbę samic powstałych w każdym pokoleniu z 50% do 100%. Jak wskazują biolodzy owady społeczne, w tym mrówki wydaja się być szczególnie dobrze dostosowane do takiego rozmnażania. Królowa ma wtedy całkowitą władzę nad całą kastą i płcią we wszystkich koloniach jakie od niej pochodzą. Być może wzrasta oddanie dla kolonii i jej obrony – wszak czy owadom straszna śmierć w obronie gniazda lub w szczękach drapieżnika, skoro w gnieździe dalej żyją tysiące identycznych sióstr. Gdyby jeszcze tak klonował się osobnik wybitny pod względem genetycznym można by zadać pytanie czy czasem matka natura nie popełniła błędu różnicując płcie. Okazuje się jednak, że nie ma róży bez kolców. Zróżnicowanie genetyczne daje znacznie większą odporność na choroby i pasożyty jak tłumaczy Laurent Keller z Uniwersytecie w Lozannie, zajmujący się biologią owadów społecznych. Jeżeli w koloni klonów jedna mrówka jest podatna na danego pasożyta czy chorobę – zarażą się wszystkie osobniki, a zatem na przestrzeni lat taka kolonia jest bardziej narażona na całkowite wymarcie. Dlatego też, mimo że w świecie zwierząt można spotkać się z rozmnażaniem bezpłciowym jest ono dość rzadkie w porównaniu z płciowym.
Od uprawy do odkrycia

Równie ciekawe co biologia niezwykłej mrówki jest historia tego odkrycia. Jak wspomina dr Himler mrówkami z gatunku Mycocepurus smithii zainteresowałam się nie przez niezwykle stronniczy stosunek płci, ale przez uprawy jakie prowadzi ten gatunek owada. Zjawisko uprawy grzybów przez mrówki ma wszak bardzo stare korzenie – mogło powstać nawet 80 milionów lat temu. Oznacza to, że mrówki zajęły się uprawą na długo przedtem zanim pierwszy człowiek obsiał swoje pole, nie wspominając już o stosunkowo niedawnej uprawie grzybów. Dziś zbieranie materiału roślinnego, odchodów owadów a nawet martwych owadów i współtowarzyszy jako nawozu pod uprawę grzybów jest praktykowane przez wiele gatunków mrówek. Dzięki temu mrówki maja stałe źródło pokarmu a grzyby są „spokojne” o zasobność podłoża i tworzenie nowych kolonii – a zatem korzyści odnoszą obie strony. Badaczka zainteresowała się tym konkretnym gatunkiem mrówki, bo okazało się, że rozwija on znacznie większe i bardziej wydajne uprawy niż konkurencyjne gatunki. Dopiero w trakcie podstawowych badań i niejako przy ich okazji naukowcy zaczęli szukać samców tego gatunki. Tu jednak czekało ich zaskoczenie – nie znaleźli samców za to wszystkie napotkane samice okazały się klonami.

Przyglądając się historii różnych odkryć, a zwłaszcza tym które zmieniły oblicze dzisiejszego świata można wysnuć jeden wniosek: większość tych znaczących jest dziełem przypadku. Wystarczy tu przytoczyć odkrycie penicyliny, promieni X, telefonu czy wreszcie karteczek samoprzylepnych lub zapięć na rzep.



Uprawa grzybów prowadzona przez jeden z gatunków mrówek:






Artykuł ten pochodzi z portalu ekologia.pl