_ Cercetarea supergenelor rezolvă misterul mici matci de furnici

O colonie de furnici este susținută printr-o dinamică socială complexă, fiecare membru – matcă, masculi și lucrătoare (feme sterile) – contribuind la comunitatea mai mare. Unele specii adaugă complexitate acestei dinamici prin adăugarea de matci destul de mici.

Cercetătorii de la UC Riverside au abordat de ce aceste matci suplimentare sunt prezente concentrându-se pe structuri genetice complexe, numite supergene, în comunitate. Aceste supergene controlează originea și duplicarea mătcilor mici la o specie de furnici. Rezultatele studiului lor sunt disponibile în numărul din decembrie al revistei Current Biology.

„Am fost intrigați de micile matci”, a declarat autoarea principală Jessica Purcell, profesor asociat la Departamentul de Entomologie al UCR. „Este un sistem grozav (colonii de furnici cu mai multe regine) pentru a studia evoluția supergenelor, care există în multe tipuri de organisme.”

Supergenele variază ca mărime, dar constau dintr-un grup de gene pe același cromozom. care sunt legate. Supergena suprimă recombinarea - o amestecare comună a genelor în timpul diviziunii celulare - și transmite și păstrează arhitectura supergenei din generație în generație. Aceste mega gene sunt asociate cu trăsături, sau fenotipuri, exprimate de multe organisme, inclusiv modele migratorii la pești și păsări și numărul de matci dintr-o colonie de furnici.

Deși nu sunt comune în toate coloniile de furnici, Purcell și Colegii ei s-au concentrat asupra micilor matci dintr-o specie de furnici, Formica cinerea, care este comună în toată Europa, cuprinzând din Spania până în vestul Siberiei și din Scandinavia până în Balcani. Aceste furnici sunt benefice, petrecându-și bucuroși zilele ronțăind păianjeni, acarieni și chiar excremente de afide.

Echipa de cercetare a identificat prezența a două supergene care cresc numărul de mătci din colonie și controlează dimensiunea mătcii.

Regina este cea mai importantă și cea mai mare furnică din colonie. Regina are aripi și poate zbura, dar rolul ei principal este de a depune ouă pentru a crește generații de muncitori, masculi și succesorul ei. Muncitorii trăiesc aproximativ șase luni și își petrec timpul căutând hrană și îngrijind puiet. Bărbații au o durată de viață mai scurtă; rareori părăsesc colonia și se împerechează o dată cu o viitoare matcă.

Mătcile mici își obțin puterea de la o supergenă care s-a format acum aproximativ 23 de milioane de ani și determină dacă coloniile au o singură matcă sau mai multe matci. Cercetătorii au descoperit o altă supergenă responsabilă de mărimea furnicilor. Cele două supergene produc împreună matci suplimentare care sunt cu 20% mai mici decât o regină obișnuită a furnicilor.

Această pereche poate avea un efect considerabil asupra coloniei.

„Furnicile sunt insecte sociale și creează colonii uriașe în care tovarășii de cuib sunt înrudiți între ei, iar coloniile lucrează bine împreună pentru a-și crește rudele”, a spus Giulia Scarparo, studentă post-doctorală la entomologie și primul autor al studiului. „Într-o colonie poligină (multiple matci), relația dintre tovarășii de cuib este mai scăzută. Prezența multor tovarăși de cuib neînrudiți poate duce la conflicte de reproducere în rândul muncitorilor.”

Cercetătorii sugerează conflictele care apar din aceste supergene combinate. poate ajuta colonia să se extindă și să supraviețuiască.

Înființarea unei colonii independente necesită ca regina să zboare într-o nouă locație și să-și folosească rezervele corporale adăpostite în mușchii aripilor și grăsimea corporală pentru a crește primul pui de muncitori. Această strategie este riscantă și poate duce la moartea reginei, iar odată cu ea și a coloniei.

Mătcile mici nu au rezervele de energie pentru a înființa o nouă colonie, dar se pot alătura coloniilor existente. Acest lucru ridică noi întrebări de luat în considerare cu privire la cooperarea continuă între grupurile care nu sunt înrudite genetic.

„Descoperirea supergenelor asociate cu microgynes (mătcile mici) este prima descoperire de acest tip”, a spus Scarparo. „Credem că acest tip de regine pot fi parazitare social – insecte sociale care profită de alte insecte sociale. Microgynes ar putea fi un bun punct de plecare pentru a înțelege evoluția parazitismului social și este posibil să avem o supergenă care conduce acest stil de viață.”

Purcell și Scarparo li s-au alăturat acestui proiect Alan Brelsford, profesor asistent de biologie, și Marie Palanchon, studentă absolventă în laboratorul lui Purcell.

Articolul se intitulează „Antagonismul social facilitează supergenele expansiune în furnici."

(Fluierul)