Kako su kraljevi i kraljice termiti postali monogamni? Morali su da odbace svoje gene

Termiti su potomci bubašvaba i pretrpeli su značajnu genetsku promenu kako bi živeli u ogromnim kolonijama gde je razmnožavanje ograničeno na jedan par. Studija njihovog genetskog puta ukazuje na gubitak mnogo više gena nego što su ih dobili, odbacujući većinu genoma bubašvaba.

Ako pobeda u evolucionoj trci zavisi od broja jedinki, ili čak od biomase, onda su mravi, pčele i termiti u veoma dobrom položaju. Svi oni žive u kolonijama sa jednom kraljicom odgovornom za svu reprodukciju, dok ogroman broj potomaka i srodnika žrtvuje sopstveno genetsko nasleđe za uspeh kolonije. Kako to postižu tema je velike rasprave, naročito tokom poslednje dve decenije.

Preporučujemo

Naučnici sa Univerziteta u Sidneju videli su priliku da to istraže posmatrajući specifično termite, primećujući da „drvene“ bubašvabe predstavljaju prelazni stadijum između bubašvaba koje žive samostalno i kolonija termita. Drvene bubašvabe žive u mnogo manjim grupama, sastavljenim od jednog para za razmnožavanje i nekih potomaka koji ostaju s njima, ali pokazuju malo brige o braći i sestrama.

Prvi deo transformacije bio je prelaz sa veoma raznovrsne ishrane na jedenje drveta i život unutar drveća, posebno mrtvog. „Naša studija pokazuje kako se njihova DNK prvo promenila kad su se specijalizovali za ovu ishranu lošeg kvaliteta, a zatim se ponovo promenila kad su postali društveni insekti“, kažu naučnici.

„Iznenađujući rezultat je da su termiti povećali svoju društvenu složenost gubeći genetsku složenost. To protivreči uobičajenoj pretpostavci da složenija životinjska društva zahtevaju složenije genome“.

Neki novi geni su svakako bili potrebni za zajednički život. Na primer, zarazne bolesti se mogu širiti kroz takvu gustu i genetski sličnu populaciju kao požar. Stoga su termiti razvili opsežne procese čišćenja i nege da bi zaustavili patogene. Takođe jedu mrtve članove svoje kolonije umesto da bacuju dragocen protein, ali moraju biti sposobni da prepoznaju koje ne bi trebalo dirati.

Međutim, novi geni koji to omogućavaju, često nastali replikacijom starih gena koji dobijaju nove svrhe, ni blizu nisu nadoknadili ono što je izgubljeno. Bubašvabe imaju 2-4 milijarde baznih parova u svojoj DNK, dok većina termita ima oko milijardu. Izgubljeni geni odražavaju veću opasnost života van drveta, ali su i mnogo povezani sa ishranom.

Termiti imaju organizme u svom probavnom traktu sposobne da razgrade celulozu u drvetu i pretvore je u hranljive materije koje su termitima potrebne. U stvari, insekti su preneli deo svog genoma odgovornog za hranu na mikrobe.

Istraživači su takođe otkrili da spermatozoidi termita, sa zbunjujućim izuzećem jedne vrste, nemaju repove. Ovo je osobina pronađena kod nekoliko drugih vrsta sa kooperativnim odgojem, gde monogamni par podržavaju rođaci. Tamo gde su ženke strogo monogamne, spermatozoidi ne moraju da se takmiče da bi stigli do jajne ćelije, što uklanja potrebu da se dobro pliva. Energetski je skupo proizvoditi mnogo spermatozoida sa repovima, tako da vrste to ne rade ako ne treba.

Naravno, čak i tamo gde nema konkurencije, ljudski spermatozoidi moraju biti sposobni da plivaju da bi oplodili jajne ćelije, ili su barem morali pre nego što je izmišljena vantelesna oplodnja.

Međutim, reproduktivni sistemi i muških i ženskih termita menjali su se tokom vremena tako da je proces oplodnje postao lakši, kad je monogamija bila striktna, i termit sa bržim spermatozoidima ne bi pobedio u genetskoj trci.

„Ovaj gubitak ne izaziva monogamiju, već je snažan pokazatelj da je monogamija već evoluirala. Pošto je monogamija uspostavljena, više nije bilo evolucionog pritiska da se čuvaju geni uključeni u pokretljivost spermatozoida“, kažu naučnici.

Dok bi neko mogao požuriti sa neizvesnim zaključcima u pogledu ljudi, bitna je raspava o uslovima potrebnim za evoluciju velikih kolonija sa samo nekoliko reproduktivnih jedinki. Nekad se smatralo da razni insekti mogu održavati takve kolonije bez sukoba samo zbog svojih bliskih veza – većina se odriče razmnožavanja jer je kraljica (i kralj u slučaju termita) toliko blizak rođak da se njihovi geni i dalje prenose.

Međutim, čuveni biolog Edvard Vilson, nekad zagovornik toga, objavio je rad u kom se tvrdi da takvi bliski odnosi nisu bili suštinski važni za formiranje kolonije. Od tada traje žestoka debata, ali istraživači sa Sidnejskog univerziteta kažu da njihov rad pokazuje da je kooperativno razmnožavanje povezano sa srodstvom, barem kod termita.

Kad bi kralj i kraljica bili nezamenljivi, kolonija bi bila veoma ranjiva. Umesto toga, svaka kolonija termita ima mali broj potomaka koji mogu preuzeti dužnost, ne na osnovu genetike, već na osnovu njihove rane ishrane.

Dok pčele daju matični mleč budućim kraljicama, termiti koriste kvantitet, a ne kvalitet. Većina nimfi dobija dovoljno hrane da brzo rastu i postanu sterilne radilice, dok je nekoliko njih relativno zanemareno, što rezultira sporim rastom koji takođe održava sposobnost da preuzmu reproduktivnu ulogu ako je potrebno. Nove kolonije formiraju ove potencijalne plodne jedinke, a novi kralj i kraljica pružaju roditeljsku negu svojim prvim potomcima, koji kasnije preuzimaju hranjenje svojih mlađih braće i sestara.

(Telegraf Nauka/IFL Science)