Новый вид муравья — первое живое существо, которое клонирует представителей другого вида

Муравьиные королевы на юге Европы производят клонов-самцов совершенно другого вида, что разрушает устоявшиеся представления о репродуктивной биологии и заставляет переосмыслить понимание межвидовых барьеров. Все рабочие муравьи-жнецы в колониях иберийских муравьёв-жнецов (Messor ibericus) являются гибридами, и для поддержания жизнедеятельности колонии королевам приходится спариваться с самцами дальнеродственного вида Messor structor. Однако исследователи обнаружили, что в некоторых популяциях иберийских жнецов колонии M. structor отсутствуют.

Это очень ненормально — своего рода парадокс. Изначально группа биологов-эволюционистов предполагала, что проблема связана с выборкой, но впоследствии им удалось найти 69 регионов, где наблюдалась подобная ситуация. Тогда они попытались выяснить, есть ли что-то особенное в колониях Messor ibericus.

Стремясь разрешить этот парадокс, команда ученых обнаружила, что королевы иберийских муравьёв-жнецов также откладывают яйца, содержащие самцов M. structor , которые в конечном итоге становятся отцами рабочих муравьёв. Это открытие, опубликованное в журнале Nature, стало первым случаем, когда было зафиксировано, что животное производит потомство от другого вида в рамках своего нормального жизненного цикла.

Муравьи — эусоциальные насекомые, то есть их колонии образуют кооперативные суперорганизмы, состоящие преимущественно из бесплодных самок, называемых рабочими, и небольшого числа репродуктивных самок, называемых матками. Самцы существуют исключительно для оплодотворения маток во время брачного полёта и вскоре погибают.

Королевы спариваются только один раз в жизни, а затем только откладывают новые яйца, содержащие потомство одного из трёх типов: королев, рабочих пчел или самцов. Однако иберийские муравьи-жнецы, спариваясь с самцами своего вида, могут производить только новых маток. Считается, что это происходит из-за генов королевы, когда ДНК самца M. ibericus гарантирует выживание в поколениях, побуждая личинок производить плодовитых маток вместо бесплодных рабочих, известных как «королевские обманщицы».

Чтобы избежать этого, королевам приходится использовать самцов муравьев M. structor для производства рабочих особей. Вот почему существование процветающих изолированных колоний M. ibericus было такой загадкой.

Чтобы найти ответы, исследователи сначала отобрали 132 самца из 26 колоний иберийских муравьёв-жнецов, чтобы выяснить, присутствовали ли среди них самцы M. structor. Они обнаружили, что 58 из них были покрыты волосами, а 74 были безволосыми. Более детальное изучение ядерного генома подгруппы этих муравьёв показало, что все волосатые особи принадлежали M. ibericus, а все безволосые — M. structor.

Но это не было доказательством того, что королевы откладывали яйца самцов двух разных видов — возможно, существовали неизвестные королевы M. structor, производившие отдельных самцов. Поэтому ученые секвенировали митохондриальную ДНК, которая передаётся по материнской линии, у 24 самцов M. structor, и обнаружили, что она принадлежит той же матери, что и самцы M. ibericus, живущие в гнезде.

Затем группа биологов отделила 16 королев из лабораторных колоний и изучила генетические последовательности их свежеотложенных яиц. Они обнаружили, что 9% яиц содержали муравьев M. structor. Затем они непосредственно наблюдали за тем, как одна королева производила на свет самцов обоих видов, еженедельно отслеживая её потомство в течение 18 месяцев.

В совокупности все эти данные свидетельствуют о том, что королевы иберийских муравьёв-жнецов клонируют самцов M. structor, не передавая им свою ядерную ДНК. По словам исследователей, теперь необходимо точно определить механизм, лежащий в основе этого клонирования, и выяснить, на каком этапе удаляется материнская ДНК.

Ученые назвали эту новую репродуктивную систему «ксенопаритет», что означает рождение нового вида. Неизвестно, когда эта система впервые появилась у иберийских муравьёв-жнецов, но это произошло где-то между разделением M. ibericus и M. structor по разным эволюционным путям 5 миллионов лет и несколько тысяч лет назад.