Несмотря на их важную экологическую роль в качестве разлагателей, термиты часто упускают из виду в исследованиях. Биологи-эволюционисты из Окинавского института науки и технологий (OIST) построили новое генеалогическое древо для этого непритязательного выводка насекомых, проливая неожиданный свет на его эволюционную историю.
В статье Current Biology команда представляет новое дерево, показывающее взаимосвязь между семействами и подсемействами термитов. Важно отметить, что им удалось правильно разместить подсемейство термитов, которое до сих пор сбивало с толку исследователей. Благодаря всестороннему анализу последовательностей РНК термитов команда определила правильное положение термитов в семействе Termitidae.
The Termitidae составляют около 80% видов термитов и важны как редуценты. Это связано с тем, что, в отличие от других семейств, многие термитиды переместили свой источник пищи с древесины на почву и разлагающиеся растительные вещества - важное изменение в рационе, которое произошло, когда они потеряли симбионтов кишечника протистов, обнаруженных во всех других семействах термитов. Эта потеря, возможно, была вызвана новыми отношениями с грибами и бактериями, которые термитиды культивируют снаружи в сложных губчатых структурах, называемых гребнями.
Sphaerotermitinae является одним из таких подсемейств, образующих соты. И хотя раньше их было трудно определить, анализ РНК подтвердил, что они на самом деле являются сестрой гриба, растущего подсемейства Macrotermitinae, входящего в состав Termitidae. Оба подсемейства строят соты внутри своих гнезд, и новое генеалогическое древо объясняет, как это поведение развивалось.
«Выращивание грибов и бактерий в сотах - это своеобразный способ обеспечения продовольствием», - объясняет доктор Алеш Бучек, научный сотрудник отдела эволюционной геномики OIST. «Раньше считалось, что построение гребней привело к потере симбионтов кишечника протистов у Termitidae. Но новое генеалогическое древо предполагает, что гребни появились у предков Sphaerotermitinae и Macrotermitinae, а не у всего семейства Termitidae».
"Поэтому кажется вероятным, что ассоциации с новыми кишечными бактериями привели к потере старых симбионтов."
Переосмысление родословной термитов
Когда исследователи строят генеалогическое древо или филогению, они могут делать это, используя разные гены. Глядя на различия в генах между видами, они могут понять, насколько тесно связаны эти виды. Часто исследователи строят филогению, используя один ген. Это, однако, может дать неточное представление о взаимоотношениях между видами и может привести к их неправильному размещению.
Вместо того, чтобы полагаться на один ген, команда OIST использовала до 4065 генов каждого вида термитов для построения филогении. Это дает более достоверную картину того, как связаны разные виды. Они включали 55 видов термитов со всего мира, представляющих все основные родословные.
Это дерево указывало на то, что Sphaerotermitinae, по сути, является сестрой сотового строения Macrotermitinae, хорошо изученного подсемейства термитов. Обе сестры строят соты, хотя только у Macrotermitinae это связано с выращиванием грибов для еды. Тем временем гребни Sphaerotermitinae, по-видимому, содержат бактерии, хотя их виды еще не идентифицированы.
Что команда может сказать, однако, так это то, что строение гребня возникло только однажды, через несколько миллионов лет после потери кишечных симбионтов у предка всех Termitidae.
В дополнение к объяснению эволюционных процессов новое генеалогическое древо улучшает наше понимание экологии термитов. Это, в свою очередь, полезно для разработки стратегий борьбы с вредителями и разработки экосистем. Однако для отдела эволюционной геномики следующим шагом является дальнейшее изучение Sphaerotermitinae. Теперь, когда подсемейство правильно размещено на дереве, они теперь анализируют его кишечные бактерии и все, что можно найти в его замысловатых сотах.