Ученые из McGill нашли ответ на вопрос, который ставил в тупик Чарльза Дарвина. Настолько, что это фактически заставило его усомниться в собственной теории эволюции. Он задавался вопросом, если естественный отбор работает на уровне особей, борющихся за выживание и размножение, то как одна-единственная колония может производить рабочих муравьев, столь разительно отличающихся по размеру - от «второстепенных» рабочих с их маленькими головами и телами до большеголовые солдаты с их огромными жвалами - особенно если, как у представителей рода Pheidole, они бесплодны? Ответ, согласно статье, опубликованной сегодня в Nature, заключается в том, что колония сама производит солдат и регулирует баланс между солдатами и «второстепенными» рабочими благодаря, казалось бы, неважному рудиментарному «органу», который появляется лишь ненадолго на последних стадиях личиночного развития.. И только в некоторых муравьях - тех, что станут солдатами.
"Это было совершенно неожиданное открытие. Люди заметили, что во время развития солдат появляется и исчезает, казалось бы, бесполезный рудиментарный "орган". Но они предполагали, что это было просто вторичным действием гормонов. и питания, которые были ответственны за превращение личинок в солдат», - говорит Эхаб Абухейф из отдела биологии Макгилла, старший автор статьи.
Ражендхран Раджакумар, первый автор, добавляет: «Мы обнаружили, что эти рудиментарные «органы» не являются вторичным эффектом гормонов и питания, а вместо этого ответственны за создание солдат. Именно их преходящее присутствие регулирует голова и тело солдат растут быстрыми темпами, пока не появятся эти большеголовые солдаты с огромными жвалами и большими телами."
Теперь ты видишь это, теперь ты не видишь
Abouheif изучал крылья муравьев в течение последних двадцати трех лет. Его интересовала функция крылового имагинального диска, который временно появляется на последних стадиях личиночного развития у муравьев-солдат. Хотя у муравьев-солдат никогда не развиваются крылья. Поэтому он и его команда провели девять лет в лаборатории, используя различные методы (хирургические и молекулярные), чтобы срезать части рудиментарных дисков крыльев у личинок муравьев-солдат широко распространенного и очень разнообразного рода Pheidole. Они обнаружили, что тем самым повлияли на рост головы и тела. Действительно, они обнаружили, что могут масштабировать размер муравьев-солдат, отрезая разную степень имагинальных дисков крыльев с соответствующим уменьшением размера голов и тел муравьев-солдат. Это было явным подтверждением того, что рудиментарные крыловые диски играют решающую роль в развитии муравьев-солдат.
Муравьи-солдаты поддерживают равновесие в колонии
Исследователи также обнаружили, что колония в целом поддерживает баланс между солдатами и мелкими рабочими, регулируя рост рудиментарных дисков крыльев у личинок. Предыдущие исследования показали, что соотношение «мелких» рабочих и солдат остается постоянным во всех колониях рода Pheidole, причем доля «мелких» рабочих составляет 90-95 % к 5-10 % солдат. Команда Макгилла обнаружила, что муравьи-солдаты поддерживают это соотношение, останавливая рост рудиментарного крылового диска с помощью тормозящего феромона, когда солдат слишком много. Тем не менее, колония может очень быстро увеличить количество муравьев-солдат, если она находится под угрозой или количество солдат по какой-то причине сократилось, потому что рудиментарные диски крыльев, которые играют решающую роль в регулировании количества муравьев-солдат появляются только на последних стадиях личиночного развития.
Более важная роль всех рудиментарных органов, чем предполагалось ранее?
Основываясь на открытии, сделанном его командой у муравьев, Абухейф предполагает, что рудиментарные органы могут играть гораздо большую роль в развитии организма, чем предполагалось ранее.«До сих пор люди предполагали, что эти органы просто свидетельствуют об эволюции и общем происхождении, упуская из виду какие-либо их текущие функции. Теперь, когда мы знаем, какую решающую роль играет в колониях муравьев Pheidole рудиментарный крыловой диск, это означает, что мы будем иметь вернуться и посмотреть на другие рудиментарные органы в том же свете. Кто знает, что откроют ученые?"