12.03.2019

Рудиментарный орган оказался важным для формирования пропорций тела и размеров у муравьёв-солдат

У муравьёв-солдат на последних стадиях развития личинки появляются зачатки крыльев, которые быстро исчезают. Всегда думали, что это — рудиментарный орган. Но это не так, и орган, который раньше считали ненужным, оказался связан с формированием больших размеров у муравьёв-солдат.

В колониях муравьёв есть несколько типов особей, помимо непосредственно королевы. Среди них — муравьи-рабочие и муравьи-солдаты. У муравьёв-солдат нет крыльев, зато у них — очень большая голова и тело, они в сравнении с муравьями-рабочими почти гиганты. Такая видимая неоднородность вида в своё время взволновала Дарвина и чуть ли не заставила его поставить под сомнение свою теорию: если отбор идёт на уровне одной особи, как может один вид сохранять такое разнообразие?

Профессор биологии из университета Макгилл (McGill University) Эхаб Абдухейф (Ehab Abouheif) исследовал крылья муравьёв Pheidole последние 23 года. Среди прочего, ему было любопытно, зачем у муравьёв-солдат в последний период формирования личинки появляется зародыш крыльев, а потом исчезает. Всегда считалось, что это рудиментарный орган, который особого значения для развития муравья не имеет. Однако команда Абдухейфа решила исследовать это дело подробнее. В течение девяти лет они с помощью молекулярных и хирургических технологий экспериментировали, отрезая части «крыльевого рудимента» от личинки, и в итоге обнаружили, что размер этого органа коррелирует с будущим размером муравья-солдата.

«Мы использовали РНК-интерференцию, чтобы уменьшить экспрессию рудиментарного (vg) гена у личинок муравьёв-солдат. В сравнении с контрольной группой, у группы с интервенцией был значительно уменьшен размер зачатков крыльевых дисков. Мы обнаружили, что сокращение их [рудиментарных крыльев] размера сказывается на фенотипе взрослой особи: оно значительно уменьшает соотношение пропорций голова-тело относительно контрольной группы. Полученные особи показывали разный размер тела, некоторые были больше, некоторые — меньше, в частности, были муравьи тех размеров, которые не наблюдаются в природе — величиной между солдатом и рабочим. Чтобы подтвердить, что именно размер влиял на будущий фенотип особи, мы с помощью электрохирургии удаляли часть зачатка крыльевого диска, и эта процедура показала результаты, аналогичные полученным в РНК-интервенции. Вместе эти два эксперимента показывают, что зачатки крыльевого диска регулируют размер и пропорции взрослой особи муравья-солдата».

Учёные также ответили на вопрос о том, каков механизм сохранения числа особей-солдат в колонии муравьёв рода Pheidole всегда на одном уровне — 5—10% от общей численности: если в колонии становится слишком много солдат, муравьи останавливают рост зародышей крыльев у личинок с помощью специального ингибирующего феромона.

Это очень важное открытие, так как даёт нам повод задуматься: может быть, и другие органы, которые мы считаем лишь свидетельством эволюции вида, весточкой из прошлого, на самом деле играют важную роль в развитии организма?

Александра «Renoire» Алексеева

Источники:

1. 22century.ru
2. phys.org
3. www.nature.com