суббота, 13 декабря 2014 г.

Муравейник и муравьи - особи в сверхорганизме.

Описано более 14000 видов муравьёв. Первые муравьи, вероятно, появились в Юрском или Меловом периоде, 140–168 миллионов лет назад. Это были насекомые, существующие семьями, и всё, что известно сегодня о социальном поведении у муравьёв, указывает на то, что это свойство было получено от общего предка. Однако со временем это поведение независимо приобрело ряд особенностей у различных групп муравьёв. Истинно общественные насекомые живут в колониях, совместно заботясь о потомстве, колонии  характеризуются разделением труда, и только отдельные особи в них способны к размножению (как правило, это одна самка – царица). Первоначально различия в участии в размножении в составе колонии не были такими выраженными. Похожие формы колоний существуют и сейчас у некотоых видов, в них постоянно происходят конфликты, система рангов сложная, однако, в ходе конфликта, особь может повысить свой ранг. Эти колонии очень маленькие. В огромных колониях муравьёв – муравейников, конфликтов нет, а положение особи определяется другими способами.

Большая часть муравьёв в колонии – самки. Личинка самки может стать рабочим или царицей. Неосемененные яйца дадут мужское потомство. Различия в питании определяют гормональные и эпигенетические особенности, которые, в свою очередь, определяют касту. У некоторых муравьёв задачи, решаемые рабочей особью, могут изменяться с возрастом (как правило, более взрослые особи выходят из гнезда, а более молодые трудятся в гнезде), у других различные рабочие так сильно  различаются, что их обязанности определяются более сложно.
Не только питание может определять статус особи: у Pogonomyrmex barbatus рабочие особи появляются при неродственном скрещивании, а королевы – при родственном, поскольку у них, как и у ряда других видов, королева может спариваться несколько раз. Феромоны используются для координации поведения и физиологических процессов муравьёв в колонии, они регулируют доминирование и подавляют репродуктивную функцию у рабочих. Однако у Camponotus floridanus рабочие особи могут производить на свет самцов – оплодотворение для этого не требуется. В развитии социального поведения, по-видимому, задействовано метилирование, разнообразие облика каст связано с ещё большей его изменчивостью. В разделении каст в колонии участвуют и микроРНК, в частности  mir-64 , по разному экспрессирующаяся у самцов, и рабочих различных каст. Вителлогенин – белок, важный для откладки яиц насекомыми. Его ген у муравьёв удвоился и появилось два паралога – один экспрессируется у цариц, другой для рабочих
В высокоорганизованных колониях, как правило, царица одна. Она вылетает из материнской колонии, спаривается с одним или несколькими самцами, улетает на некоторое расстояние от своего муравейника и даёт начало новому. Королева может улетать на впечатляющие расстояния от гнезда, например у Solenopsis invicta – на 8 км. После спаривания самцы гибнут, а самка, сохраняя сперму в сперматеке, чтобы постепенно расходовать её в ходе своей жизни, откладывает первую кладку яиц. Пищей для первых личинок служат питательные вещества из жирового тела и мышц крыльев, которые из-за этого истощаются. Королев может быть и несколько, их количество может исчисляться сотнями. Это зависит от вида. General protein-9 (Gp-9) – ген, аллели которого ассоциированы с количеством королев в колонии муравьёв рода Solenopsis. Аллели  типа B в гомозиготе связаны с формированием колоний с одной королевой. Если королева и некоторые особи в колонии содержат аллель b, то королев может быть несколько, эта аллель возникла позже. Продукт данного гена - белок, связывающий сигнальные молекулы, используемые при феромоновой коммуникации.
Размер генома у муравьёв составляет о250 - 753 млн. пн, что в многом зависит от содержания повторов, составляющих 11–28%  генома. Сокращения количества повторов не наблюдается, в отличие от пчёл. Геном муравьёв включает 16123–18564 генов, что, в общем, обычно для насекомых. Он богат генами, задействованными в тактильной и химической передаче сигналов, генами пептидаз и липидного метаболизма, генами рецепторов, связанных с G-белками. Особенно важна для муравьёв химическая коммуникация – восприятие запахов, ионотропные и вкусовые рецепторы. У муравьёв высоко разнообразие генов синтеза углеводов, используемых в коммуникации и цитохромов p450, что указывает на необходимость детоксикации пищи. Количество генов врождённого иммунитета у муравьёв снижается, но развивается гигиена колонии – удаление больных особей, забота о чистоте. У муравьёв с более сложной общественной организацией этот процесс более выражен. У социальных насекомых также развивается нервная система.
Сверхорганизм - это явление, свойственное немногим видам так называемых социальных насекомых. Преимуществом социального образа жизни является совместная забота о потомстве, вероятно, это был один их шагов к его становлению у насекомых. Сохраняя царицу, рабочие муравьи, однако, сохраняют свои гены, которые есть и у неё и перейдут в потомство. Данная стратегия сделала муравьёв очень успешными, и они встречаются повсеместно. Царица, между тем, не является главой колонии – существование колонии определяется взаимосвязями в ней. Например, королева начинает производить потомство, способное к размножению, рабочие особи могут убивать такие личинки, если данное поведение несвоевременно по каким-то причинам. Возможно есть и другие способы обратной связи, но они пока не изучены.


Комментариев нет:

Отправить комментарий