Ученые разрушили 60-летнюю теорию о тайне муравьиных колоний

Особая система определения пола, характерная для муравьев, пчел и ос, сама по себе не объясняет возникновение сложных колоний. К такому выводу пришли исследователи, изучившие эволюционные связи и образ жизни почти 69 тысяч видов насекомых.

Около 60 лет гаплодиплоидия считалась одним из возможных ключей к возникновению эусоциальности — наиболее сложной формы коллективной жизни. В таких сообществах сосуществуют несколько поколений, особи разделяют заботу о своем потомстве, а воспроизводство и повседневные задачи делятся между королевами и рабочими.

Гипотеза была основана на необычной степени родства. При определенных условиях братья и сестры гаплодиплоидных насекомых имеют в среднем до 75% общих генов. Между матерью и собственным потомством эта цифра составляет около 50%.

Предполагалось, что самке эволюционно выгодно отказаться от самостоятельного размножения и помочь вырастить сестер. Таким образом, ее гены с большей вероятностью сохранятся в будущих поколениях. Этот механизм рассматривался как возможное объяснение появления бесплодных рабочих.

Первоначальный анализ новых данных, похоже, подтвердил предыдущую концепцию. Эусоциальность действительно была более распространена среди насекомых с гаплодиплоидным определением пола.

Однако почти весь статистический эффект обеспечивала одна эволюционная ветвь - жалящие перепончатокрылые. Сюда относятся муравьи, пчелы и жалящие осы, среди которых особенно много видов со сложной организацией колоний.

После того, как исследователи приняли во внимание происхождение разных групп, картина изменилась. Гаплодиплоидные насекомые вне этой ветви переходили к эусоциальному образу жизни не чаще, чем виды с традиционной диплоидной системой.

Другими словами, анализ может создать ложное впечатление универсальной закономерности. Успешное возникновение сложных колоний в одной большой группе автоматически усиливало связь гаплодиплоидии и эусоциальности во всей выборке.

Существование эусоциальных насекомых без гаплодиплоидии также говорит против четкого генетического объяснения. Коллективные сообщества с разделением обязанностей возникли самостоятельно, например, у термитов, тлей и некоторых жуков.

Сама гаплодиплоидия также широко распространена среди видов, ведущих одиночный образ жизни. Поэтому наличие необычной системы наследования не заставляет насекомых создавать колонии с матками и рабочими.

Авторы не утверждают, что генетика не оказывает абсолютно никакого влияния на социальную эволюцию. Гаплодиплоидия, возможно, и создала благоприятные условия, но переход к коллективной жизни, вероятно, потребовал сочетания нескольких дополнительных факторов.

Среди возможных условий исследователи называют конструкцию и способы защиты гнезд, наличие жала, уход за потомством, особенности расселения самцов и самок, систему спаривания, смену поколений, наличие пищи и окружающую среду. Проверка роли каждого из этих факторов потребует отдельных исследований.

Работа основана на двух больших эволюционных деревьях насекомых и данных об их социальном поведении и хромосомном наборе. Результаты были опубликованы в журнале Current Biology.