Пчолка з двума бацькамі і без маці

Была выяўлена жанчына-пчала з двума бацькамі - і без маці; першае ў свеце падобнае назіраецца ў прыродзе

by GrrlScientist for Forbes | @GrrlScientist

Пчолка-рабочыца (Apis mellifera). (Крэдыт: Cumnor Hill, Sharp Photography / CC BY-SA 3.0)

Група навукоўцаў выявіла жанчыну-пчаліную пчолу, у якой два бацькі - і ніводнай маці - першы ў свеце падобны выгляд. Жаночыя пчолы, мурашкі і восы (Hymenoptera) узнікаюць з аплодненых яек, якія маюць адзін набор храмасом ад кожнага з бацькоў, у той час як самцы ўзнікаюць з неплодных яек. У пчаліных пчол жанчыны - каралевы і працоўныя - маюць усяго 32 храмасомы, у той час як самцоў (трутняў) усяго ўдвая менш.

"Па вызначэнні ва ўсіх гаплодиплоидов (пчолы, мурашкі і восы) самец гаплоідны - створаны з неоплодотворенной яйкі, гэта значыць, у яго ёсць толькі адзін набор храмасом ад маці", - сказала малекулярны біёлаг Сара Аамідор, вядучы аўтар даследавання і аспірант па біялогіі Універсітэта Сіднэя, па электроннай пошце.

Сістэма вызначэння падлогі гаплодыплоідаў дазваляе распрацаваць велізарнае мноства біялагічных з'яў, уключаючы кланаванне жанчын, кланаванне мужчын - і гінандраморфію. Гінандраморф мае мужчынскія і жаночыя характарыстыкі і змешванне тканін абодвух полаў (спасылка). Гінандраморфы адрозніваюцца ад гермафрадытаў, якія маюць як мужчынскія, так і жаночыя рэпрадуктыўныя органы.

У медоносных пчол гінандроморфы звычайна развіваюцца з спалучэння дыплоіднай зіготы і гаплоіднай мужчынскай тканіны, якая паходзіць з другой спермы (спасылка і рэф). Гэта стала магчымым дзякуючы таму, што медоносные пчолы поліспермальныя - гэта сітуацыя, калі больш за адзін сперма трапляе ў яйкаклетку і зліваецца з пачатковым клеткавым навалам. Затым гэтыя клеткі пачынаюць дзяліцца і спараджаюць тканіны, якія становяцца часткай эмбрыёна, які развіваецца.

Але што выклікае медоносную пчолу гінандраморфа? Гэта было адным з пытанняў, якія матывуюць г-жа Аамідор і яе калегі правесці гэта даследаванне (спасылка), выкарыстоўваючы некаторыя "анамальныя пчолы", сабраныя іншым даследчыкам падчас правядзення папярэдняга даследавання.

Пчолы еўрапейскія (Apis mellifera) у Аўстраліі. (Крэдыт: CSIRO / CC 3.0)

"Гэтыя пчолы былі дзіўнымі, таму што яны - гінандроморфы (сэксуальная мазаіка): у іх ёсць біты, якія выглядаюць мужчынскімі, і біты, якія выглядаюць жаночымі", - напісала сааўтар даследавання Ізабель Ронай, якая ў той час была аспірантам Універсітэта Сіднэя. у Twitter (нітка). "Напрыклад, вочы ў пчалінага мёду значна большыя, чым жаночыя вочы, і гэты гінандраморф мае мужчынскі вачэй на жаночым целе".

Вочы мядовага пчалінага мёду значна большыя, чым жаночыя вочы, і гэты гінандраморф мае мужчынскі вачэй на жаночым целе. (Крэдыт: Aamidor & Ronai, 2018, праз Twitter.)

Хоць гінандраморфы могуць паўстаць у выніку рэдкай генетычнай мутацыі, незразумела, як і чаму яны з'яўляюцца. Ці залежыць гэта ад тэмпературы? Аварыя на развіцці? Ці…?

Каб выявіць, што выклікае гінандроморфы ў медоносных пчол, і лепш зразумець гнуткасць размнажэння медоносных пчол, спадарыня Аамидор і яе супрацоўнікі разабралі 11 нядаўна меркаваных пчаліных гінандроморфаў з адной калоніі і вывучылі марфалогію розных тканін у кожнай пчолы, каб выявіць яе пол.

"Мы з Сарай праводзілі некалькі пацешных дзён, разбіраючы гэтых дзіўных пчол", - твіт напісаў доктар Ронай. "Сара пазней будзе аналізаваць тканіны генетычнай тэхнікай, выкарыстоўваючы мікрасатэліты, каб вызначыць маці і бацьку гэтых пчол - тая ж методыка выкарыстоўваецца і для тэстаў на бацькоўства чалавека".

Г-жа Аамідор і яе супрацоўнікі выявілі "выпадковую сумесь" мужчынскіх і жаночых органаў у гэтых дзіўных пчолах. Яны таксама выявілі, што ў пяці гінандаморфаў нармальныя яечнікі.

"Акрамя таго, тры пчолы мелі вялікія завязі, падобныя на царыцу, а не маленькія завязі працоўных", - напісаў доктар Ронай.

Толькі ў аднаго гинадроморфа былі нармальныя мужчынскія рэпрадуктыўныя органы, а ў двух - часткова рэпрадуктыўныя органы.

"Мы з Сарай рассеклі ўсе пчолы, якія выглядалі вельмі дзіўна, і я сказаў ёй, што мы павінны рассякаць апошнюю пчолу - звычайную самку з той жа калоніі, каб мы маглі параўнаць анатомію", - твіт напісаў доктар Ронай. "Пасля рассякання пчала была дададзена ў генетычны аналіз Сары як кантроль".

Генетычны аналіз паказаў, што дзевяць з 11 гінандраморфаў мелі альбо двух, альбо трох бацькоў. Дзіўна, але адзін гінандраморф - здавалася б, нармальны кантроль над жанчынай - сапраўды меў двух бацькоў і ніводнай маці - падзея, якая магла быць вынікам толькі зліцця спермы.

"Сара генетычным аналізам гінандраморфаў таксама выявіла, што ў адной пчолы было 4 бацькі (тры бацькі і маці)!" Доктар Ронаі напісаў у твіт.

"Для ўдакладнення, дыяграма Сары паказвае марфалагічны і генетычны склад 11 пчол. Жаночая тканіна (чырвоная) і мужчынская тканіна (сіняя). Палавыя залозы кожнай пчолы пазначаныя рознакаляровымі аблокамі. Кожны бацька (14x) прадстаўлены спермай рознага колеру. Маці паказана каронай, - дадаў доктар Ронаі ў іншым твітэ.

Кароткая інфармацыя пра паходжанне 11 дзіўных пчол. (Заслуга: Сара Аамідор, ласкава прадастаўлена Isobel Ronai праз Twitter.)

"Гэта першы рэпартаж пра з'явы пчалы з двума бацькамі і без маці ў перапонкі", - рэзюмавала Амідор.

"Жаночая пчола, якая нарадзілася двума бацькамі, была створана шляхам зліцця дзвюх спермы - гэта першае паведамленне пра гаплодыплоіды і з'яўляецца цікавым з'явай, улічваючы тое, што спробы распальвання двух спермы ў млекакормячых не былі прызнаныя магчымымі", - удакладніла спадарыня Аамідор. па электроннай пошце.

Гэтая выснова падкрэслівае гнуткасць для размнажэння сацыяльных насякомых і патэнцыйна новыя сацыяльныя структуры на ўзроўні калоній.

"Мы паказваем, што тут людзі складаюцца з трох і нават чатырох бацькоўскіх паходжанняў (адна маці і 2-3 бацькі), якія ўсё яшчэ ствараюць жывую пчолу", - адзначыла спадарыня Аамідор у электронным паведамленні.

Гэта даследаванне пачынае пашыраць наша абмежаванае разуменне сапраўды незвычайных спосабаў таго, як сэксуальныя жывёлы могуць зрастаць свае геномы.

Ці забяспечваюць гінандраморфы нейкай эвалюцыйнай карысці для пчол?

"Эвалюцыйная перавага для гінандраморфаў няма", - адказала спадарыня Аамідор. "Мы мяркуем, што гінандраморфы - генетычныя памылкі". Па словах спадарыні Аамідор, калі вялікая колькасць гінандраморфаў выяўлена ў адным вулье, мяркуецца, што каралева нясе мутацыю.

Іншая група гіменотэранаў, мурашы, можа атрымаць эвалюцыйную карысць ад гінандраморфаў.

"У мурашах выказана здагадка, што гінандраморфы, магчыма, выклікалі эвалюцыю дыморфных закідаў рабочых", - дадала спадарыня Аамідор у электроннай пошце. "Але гэта наўрад ці можа быць у медоносных пчол, бо існуе толькі адзін тып работніка".

Гінандраморфы назіраліся і ў іншых відаў, уключаючы іншых насякомых (я ўжо пісаў пра матылькоў-гінандроморфаў), некаторых ракападобных і некалькіх відах птушак (я пісаў пра гінандраморфію ў птушак і іншых жывёл тут, тут і тут) . Аднак ні ў якім разе не выяўлена генетычная мутацыя, якая правакуе развіццё гінандраморфаў.

"Акрамя гэтых ужо вядомых прыкладаў, верагодна, будуць аднолькава надзвычайныя сацыяльныя сістэмы, якія яшчэ не былі ідэнтыфікаваны і нават не ўяўляліся", - напісала спадарыня Аамідор і яе супрацоўнікі.

Крыніца:

Сара Э. Аамідор, Барыс Ягаунд, Ізабель Ронай і Бенджамін П. Олдройд (2018). Сексуальная мазаіка ў медоносных пчолах: наколькі гаплодиплоидия робіць магчымым эвалюцыю новых формаў размнажэння ў сацыяльнай геменотера, Biology Letters, апублікаваных у Інтэрнэце 28 лістапада 2018 г. перад друкам | doi: 10.1098 / rsbl.2018.0670

ЗАЎВАГА. Гэты твор быў адрэдагаваны 29 лістапада 2018 г., каб уключыць у твіт твітэры каментары і выявы Isobel Ronai.

Першапачаткова апублікавана ў Forbes 28 лістапада 2018 года.