Anoplolepis gracilipes to gatunek mrówki, określany potocznie jako “żółta szalona mrówka”, pochodzący prawdopodobnie z Afryki Zachodniej lub Azji, ale rozprzestrzeniony na całym globie. Robotnice mają ciało o długości ok. 4 mm, długie nogi i czułki, co czyni je jednymi z największych inwazyjnych gatunków mrówek na świecie.
Czytaj też: Mrówki wielkości kolibrów. Znaleziono kolejną skamieniałość w miejscu, w którym nie powinno jej być
Żółte szalone mrówki umieszczono na liście “stu najgorszych gatunków inwazyjnych na świecie” opracowanej przez Invasive Species Specialist Group, organ działający pod auspicjami IUCN. Teraz okazuje się, że sekret zdolności do dobrego przystosowywania się mrówek do nowych środowisk “mają w genach”: samce dysponują bowiem podwójnym zestawem DNA. To unikatowa cecha reprodukcyjna w całym świecie owadów. Szczegóły opisano w czasopiśmie Science.
Mrówki szalone, ale jest metoda w ich szaleństwie
Jedno z podstawowych praw nauk biologicznych mówi, że organizmy wielokomórkowe rozwijają się z jednokomórkowej zygoty w stworzenia o unikalnym genomie. Zygota z kolei jest połączeniem plemnika (od ojca) i komórki jajowej (od matki), które połączone tworzą jedno, unikatowe DNA. Gdy stworzenie (organizm potomny) rośnie, wszystkie kolejne komórki dysponują dwoma zestawami chromosomów zawierających DNA – po jednym od każdego z rodziców. Plemniki i komórki jajowe zawierają tylko jeden zestaw chromosomów.
U wielu owadów społecznych, m.in. mrówek, os i pszczół, tylko samice mają komórki somatyczne z parami chromosomów. Samce zazwyczaj rozwijają się z niezapłodnionych jaj, więc ich komórki somatyczne mają tylko jeden zestaw chromosomów. Badania z 2007 r. wykazały, że ok. połowa zbadanych samców mrówek Anoplolepis gracilipes ma dwie różne kopie tego samego genu, podobnie jak samice. Ale wtedy naukowcy nie rozumieli, czym jest to spowodowane. Nie miało żadnego sensu, żeby wszystkie samce tego gatunku były diploidalne – zazwyczaj u mrówek prowadzi to do bezpłodności. Nikt nie zyskuje.
Dr Hugo Darras z Uniwersytetu Johana Gutenberga w Moguncji postanowił znaleźć rozwiązanie tej zagadki. Jego zespół zebrał setki mrówek z całej Azji Wschodniej i Południowo-Wschodniej. Analiza samic – królowych i robotnic – ujawniła, że królowe powstały z połączenia plemników i komórek jajowych tej samej linii (nazwanej R). Robotnice z kolei były hybrydami dwóch różnych linii, z których drugą nazwano W. Mówiąc wprost: królowe miały genomy R/R, a robotnice W/R.
U samców zidentyfikowano linie W/R, ale także komórki somatyczne samców z jednym zestawem chromosomów (jak u innych gatunków mrówek). Badania DNA z poszczególnych komórek wykazały, że zamiast par chromosomów w obrębie komórek, każda z nich zawierała chromosomy tylko jednej z dwóch linii. Potwierdzono, że komórki W i R są nierównomiernie rozmieszczone całym ciele samców. Podczas gdy u większości samców prawie 75 proc. stanowiły komórki R, a w nasieniu stosunek ten był odwrotny – 65 proc. stanowiły komórki W.
Zarówno robotnice, jak i samce pochodzą z połączenia plemników i komórek jajowych R, ale płeć zależy od tego, czy ich jądra połączą się. W przypadku fuzji powstaje samica, ale gdy do połączenia nie dojdzie, dwa jądra dzielą się osobno w obrębie tej samej komórki i powstaje samiec. Cecha ta może pomóc w zapobieganiu chowu wsobnemu, co z kolei zapewnia lepsze przystosowanie do trudnych warunków środowiskowych i pomaga przetrwać na nieznanym terenie. To by wyjaśniało ogromny sukces mrówek Anoplolepis gracilipes jako gatunku inwazyjnego.
Czytaj też: Te drapieżne mrówki znamy tylko z tropików. Okaz znad Bałtyku wywraca historię do góry nogami
Dr Hugo Darras mówi:
Myślimy, że to może być interakcja między genomami, które są w konflikcie, ale czasami współpracują. Te odrębne linie mogły ewoluować niezależnie w dwóch oddzielnych populacjach mrówek, które w końcu się przenikały. Albo mogły zacząć od podobnych genów, które z czasem się rozeszły. Ale wygląda na to, że całe genomy są oddzielone i nie wymieniają żadnego materiału genetycznego.
Chimery znaleziono u innych organizmów, w tym u ludzi, ale zwykle są one dziełem przypadku. Anoplolepis gracilipes to pierwszy znany gatunek, u którego chimeryzm decyduje o płci. Nie wiadomo jednak, co nas jeszcze czeka w świecie przyrody, bo na Ziemi istnieje ok. 20 000 gatunków mrówek, a systemy reprodukcyjne większości z nich nie zostały poznane.