ملكة النمل تلد نوعين مختلفين

كشف الباحثون عن استراتيجية البقاء على قيد الحياة غير عادية في النمل الحصدة الأيبيري الذي يحول البيولوجيا الأساسية على رأسه: يمكن للملكات إنتاج بيض يتطور إلى نوعين مختلفين للنمل.

كشف فريق عن هذه السمة التناسلية الغريبة أثناء محاولة حل لغز الأنواع النموية المفقودة. يبدو أن البيانات الأولية تُظهر أن النمل الحصدة الأيبيري ، أو Messor Ibericus ، كانوا يقومون بإنشاء نمل العمال الهجين من خلال التكاثر مع أنواع أخرى من النمل الحصادة تسمى Messor Structor في منطقة البحر الأبيض المتوسط.

ولكن كانت هناك مشكلة. وقال جوناثان روميجوييه ، الباحث الأول في جامعة مونبلير وكاتب دراسي منشور في مجلة “مجلة” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور” في مجلة “ميسور”.

وقال روميجوييه: “كان لدينا شكوك قوية في أن شيئًا ما كان غير عادي للغاية بشأن هذا النوع ، ولكن بصراحة ، كنا بعيدين عن تخيل مدى غرابة ذلك حقًا”. “كانت هذه المفارقة هي التي دفعتنا إلى التحقيق في القضية عن كثب.”

من خلال دراسة أكثر من 120 من السكان في جميع أنحاء أوروبا ، وتسلسل جينومات المئات من النمل وتنفيذ تجارب معملية على مدار خمس سنوات ، وصل الفريق إلى شخص غريب عن الخيال حيث شاهد نوعين مختلفين من النمل ، أحدهما مشعر وأحدهم لا شعران تقريبًا ، من البيض وضعه من قبل ملكة واحدة.

كما اكتشف الباحثون ، تتطور بيض ايبيري للحصاد في كوينز بشكل مختلف اعتمادًا على ما إذا كانت الملكة تحتاج إلى زملائهم في إنتاج ملكات النمل الإيبيرية المستقبلية ، أو القوى العاملة الهجينة التي تشكل 99 ٪ من المستعمرة.

النتائج تغير الطريقة التي يفهم بها العلماء تكاثر النمل ، مما يدل على أن النمل يمكن أن ينتج أفراد من نوع آخر كجزء من دورة حياتهم.

حيث تباعد نوعان من النمل

واجهت جيسيكا بورسيل ، أستاذة مساعدة في قسم علم الحشرات بجامعة كاليفورنيا ، ريفرسايد ، أنتس حصادة أيبيري أثناء دراسة أنواع النمل الأخرى في إيطاليا. لم تشارك بورسيل في الدراسة الجديدة ، لكنها قامت بتأليف مقال يرافق البحث.

وقالت: “يجمع النمل الحصاد البذور من مجموعة متنوعة من النباتات وإعادتها إلى مستعمرةهم”. “تقطع العديد من الأنواع النباتات القريبة من مداخل العش بحيث يكون لها دوائر خالية من الغطاء النباتي حول أعشاشها ، ثم يمكن أن يكون هناك حلقة من النباتات الكثيفة أو غير العادية خارج تلك الحدود. وهذا ينتج نظرة مميزة إلى الجزء الخارجي للأعشاش.”

ينتمي Messor Ibericus و Messor Strustor ذات مرة إلى نفس النوع الذي انقسم منذ أكثر من 5 ملايين عام ، وفقًا لمؤلفي الدراسة. حتى بعد الانقسام ، عاش النوعان في نفس المنطقة الجغرافية في أوروبا. في بعض أجزاء القارة ، مثل شرق فرنسا ، لا تزال الأنواع تعيش على مقربة من بعضها البعض.

في مرحلة ما ، ربما منذ عدة ملايين من السنين ، فقدت كوينز Iberian Harvester ANT القدرة على إنتاج النمل العاملين في العمال ، والتي هي من الإناث. لم يكشف الباحثون بعد عن سبب حدوث ذلك ، لكنه قاد الملكات إلى التزاوج مع السكان القريبين من النمل من Messor Structor لإنشاء قوة عاملة كانت هجينة من النوعين.

“نشك في أنه ينبع من صراع تطوري بين كوينز واليرقات ، حيث يمنح ما يسمى العناصر الوراثية” الأنانية “تطور اليرقات نحو أن تصبح كوينز لضمان انتقالها إلى الجيل القادم (منذ أن تتكاثر كوينز ، في حين أن العمال معقمين إلى حد كبير)” ، كتب رومجوييه في رسالة بالبريد الإلكتروني.

ثم يعتمد النمل على الحصاد الأيبيري على النمل المصنوع من Messor من أجل بقائهم ، مما أجبر الملكات على تعقب الذكور من نوع آخر ، والذي يعرف باسم طفيلية الحيوانات المنوية.

وقال مؤلفو الدراسة إنه بدلاً من التعامل مع مثل هذا الإزعاج الذي يستغرق وقتًا طويلاً ، تحول النمل الحصاد الأيبيري إلى استراتيجية أخرى للتكاثر: استنساخ الحيوانات المنوية لنمل Messor Structor ، وهي ظاهرة تسمى التدجين الجنسي. لم يلاحظ العلماء هذه الممارسة في أي حيوان آخر.

وقال روميجوييه: “مثلما يشبه الإنسانية التي تدافع الماشية ، فإنهم في نهاية المطاف سيطرون على استنساخ هؤلاء الذكور الذين استغلوا في البرية”. “أصبح هذا التدجين للذكور ممكنًا من خلال قدرتهم على استنساخ ذكر من نوع آخر باستخدام الحيوانات المنوية فقط.”

على مدى أجيال ، أصبح من الممكن لنمل الحصادة الأيبيري الحفاظ على نسب من النمل من الذكور الذكور في عشها ، مما يلغي الحاجة إلى العيش في نفس المنطقة الجغرافية مثل نوع آخر وينتج عن ملايين من النمل الهجين الغازيين البناء عبر المستعمرات عبر الميران.

وقال روميجوييه إن النمل الإيبيري هو أمثلة على وضع جديد للتكاثر يسمى Xenoparous ، مع إكسنو – يعني “أجنبي أو غريبًا أو مختلفًا” و “الإنتاج والولادة والولادة”.

وقال روميجوييه: “ما وراء النمل ، يظهر هذا لأول مرة تطور Xenoparity ، وهو الحاجة إلى نشر جينوم نوع آخر عن طريق بيضه”.

مفاجأة وراثية

سمح تسلسل جينوم النمل للباحثين بتحديد أن النمل “النقي” الوحيد من الحصادة هم الملكات والذكور التي يمكن أن تتزاوج لإنتاج ملكات في المستقبل. أدى بيض النمل الحصاد الأيبيري الأخرى المخصبة باستخدام الحيوانات المنوية للبراعة في Messor structor إلى العاملات الهجينة.

عندما استكشف الباحثون كيف تمكنت النمل Queen Queen Iberian من إنتاج نمل Messor Structor ، اكتشفوا أن الملكات استنساخ المواد الوراثية للذكور من الحيوانات المنوية المخزنة داخل أجسامهم. بطريقة ما ، يمكن للملكة حذف الحمض النووي النووي الخاص بها وإنتاج ذرية تعتمد بالكامل تقريبًا على الحمض النووي للحيوانات المنوية.

ومع ذلك ، فإن هؤلاء الذكور يبدو مختلفًا عن الذكور في Messor structor التي تنتجها Messor Structor Queens ، ولديهم الميتوكوندريا التي تحتوي على DNA Messor Ibericus ، على الرغم من أنها أقل من 0.01 ٪ من المواد الوراثية ، وفقًا للدراسة.

وقال روميجوييه إن ذرية الاستنساخ تعتبر استنساخًا حقيقيًا بسبب مدى تشبهها وراثياً والدهما.

وأضاف أنه على أكثر من ملايين الأجيال ، يمكن للجينوم المستنسخ أن يتراكم بعض الطفرات ويختلف أكثر وأكثر مع مرور الوقت من النسخ الأول الأصلي.

وقال: “من المعترف به على نطاق واسع أن الاستنساخ يشير بشكل أساسي إلى نسخة الجينوم النووي”.

نوعان من أم واحدة

أبقى الفريق مستعمرات من النمل الحصاد الأيبيري في أعشاش الاصطناعية في مختبره. بعد مراقبتها لمدة عامين ، لاحظ الباحثون مباشرة ولادة نوعين مختلفين من الذكور مع جينومات متميزة من ملكة واحدة.

كان اثنان من الذكور في Messor Structor الذين يفقسون بلا شعر ، في حين أن ثلاثة ذكور Messor Ibericus كانت مغطاة بالشعر. في النمل ، الشعر هو أحد المعايير التي تساعد على التمييز بين الأنواع.

للمضي قدمًا ، يخطط الفريق للتحقيق في الآلية الخلوية الدقيقة التي تؤدي إلى استنساخ الأنواع المتقاطعة التي تؤديها ملكات الحصاد الأيبيرية.

“حاليًا ، نعلم أن المادة الوراثية للأم تتم إزالة من البويضة في مرحلة ما ، تاركًا فقط المادة الوراثية للذكور الأجنبية في الجنين” ، قال روميجويير. “ومع ذلك ، ما زلنا لا نعرف بالضبط كيف أو متى يتم القضاء على هذه المادة الوراثية الأم.”

وقال إن فهم عملية الاستنساخ الطبيعية في النمل يمكن أن يوفر رؤى للعلماء الذين يحاولون تحفيز الاستنساخ بشكل مصطنع في الأنواع الأخرى.

وقال الدكتور جاكوبوس ج. بومسما ، أستاذ البيئة والتطور في قسم البيولوجيا في جامعة كوبنهاجن ، إنه في حين أن ذرية الهجين والأنماط ، أو التكاثر حيث تأتي المادة الوراثية فقط من الذكر ، فقد تمت دراسة النمل الآخرين ، فإن الجمع بين هذه النملة أمر مفاجئ. لم يشارك Boommma في الدراسة الجديدة.

وقالت Boomma إن أي سمات تطورت النمل هي تعديلات مدفوعة بالانتقاء الطبيعي ، وإنشاء عمال هجين مجهز وفر ميزة تنافسية ، مما يسمح لنمل الحصادة الأيبيرية بتمديد نطاقهم بشكل كبير.

“وبعد ذلك ، بعد أن انتشار بعيدًا عن متناول الذكور الطبيعيين في Messor Structor ، تطورت Messor Ibericus Queens لاستنساخ هؤلاء الذكور الأجنبيين تحت بخارهم” ، كتب Boommma في رسالة بالبريد الإلكتروني. “لقد استقر في النظام ، ولكن على حساب فقدان معظم التباين الوراثي. لذلك على المدى الطويل (بضع ملايين سنة) ، من المحتمل أن تنقرض هذه النملة (تقريبًا جميع الأنواع غير الجنسية).”

وصف بورسيل رواية الاكتشاف ، مشيرة إلى أنه على الرغم من أن هناك بالفعل أنظمة التزاوج المعروفة وغير العادية في النمل ، فإن النمل الحصاد الأيبيري هو من بين أغرب الألغاز – ويقدم المزيد من الألغاز التي لم يتم فهمها بعد.

“إن اكتشاف الترتيب الدقيق للأحداث في الجهاز التناسلي للإناث والمدى الذي يمكن للملكة السيطرة عليه في النتيجة لكل بيضة (على سبيل المثال ، ستصبح البيضة المخصبة عاملاً ، أو هل سيتم تطهير رمزها الوراثي لإنتاج ذكر؟) هي واحدة من العديد من الاتجاهات المستقبلية المحتملة للدراسة في هذا النظام المذهل” ، كتب بورسيل في رسالة بالبريد الإلكتروني. “إنني أتطلع حقًا إلى رؤية ما سيتناوله جوناثان روميجوييه وفريقه بعد ذلك!”

اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون مع الأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com