Клональные муравьи по-разному реагируют на подслащенную воду, что предполагает эпигенетическую регуляцию поведенческих вариаций и выживания колонии.
Генетически идентичные «клональные муравьи» демонстрируют удивительное разнообразие в своей тяге к сладкому, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Royal Society Open Science. В то время как различия в поведении и предпочтениях между видами обычно приписываются генетической изменчивости, причина множественных «фенотипов» менее очевидна для муравьев, являющихся идентичными клонами.
Колонии некоторых видов муравьев, таких как Strumigenys membranifera, размножаются путем бесполого клонирования, поэтому имеют одни и те же гены, за исключением случайных мутаций. Таким образом, их реакции на подслащенную воду должны быть одинаковыми, если они определены с рождения.
Эколог Эйсуке Хасэгава из Университета Хоккайдо и его коллеги проверили, насколько крепким должен быть раствор сахарозы, чтобы отдельные муравьи могли выпить его в течение одной минуты после обнаружения. Это указывало на «порог реакции» муравьев. Они обнаружили значительные различия между 82 рабочими из двух групп клонированных муравьев. Некоторые предпочитали 1% раствор сахара - эквивалент диетической газировки, в то время как другие не пили, пока он не достиг 10% - больше похоже на обычную газировку.
У команды было три гипотезы: порог может быть установлен на личиночной стадии и оставаться неизменным; с возрастом он может увеличиваться или уменьшаться в одном направлении; или это могло быть случайно определено внешними факторами во взрослом возрасте.
Они наблюдали, как муравьи, недавно превратившиеся из личинок во взрослых особей, гораздо сильнее предпочитали более концентрированные растворы сахарозы, чем пожилые взрослые особи. Кроме того, 44 % взрослых муравьев изменили свой порог между первым тестом и вторым тестом через месяц. Некоторые выросли, другие упали, в то время как другие люди сохранили свои первоначальные предпочтения.
Эти результаты показали, что порог не устанавливается на личиночной стадии и может меняться у взрослых особей с течением времени, но не определяется только старением. Исследователи утверждают, что это убедительно свидетельствует об эпигенетических модификациях - химических модификациях ДНК, влияющих на функции генов. Они планируют провести дальнейшие исследования, чтобы подтвердить эпигенетические изменения, происходящие в геномах клональных муравьев.
Цель всего этого разнообразия остается неясной, но экологи обнаружили, что вариация порога чувствительности способствует долгосрочному выживанию колоний социальных насекомых, таких как пчелы и муравьи. Например, команда Хасэгавы ранее обнаружила, что колонии с активными и ленивыми муравьями снижали краткосрочную продуктивность, но сохранялись дольше, чем колонии с только активными рабочими.
«Наше исследование показывает, что даже клональные колонии имеют поведенческие вариации, которые могут повлиять на выживание толстой кишки. Это важно в том смысле, что временная эпигенетическая регуляция может привести к постоянным изменениям генома и, следовательно, к эволюции», - говорит Хасэгава.