Еволюційний перехід термітів до довготривалої моногамії призвів до неочікуваних біологічних змін: сперматозоїди цих комах у процесі еволюції втратили джгутик і рухливість. Такого висновку дійшли автори нового геномного дослідження, опублікованого в журналі Science. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження.
Еволюція термітів і роль моногамії
Дослідження показує, що соціальна еволюція термітів відбувалася не лише шляхом набуття нових ознак, а й через втрату раніше важливих біологічних механізмів. За словами еволюційного біолога Натана Ло з University of Sydney, предки сучасних термітів були строго моногамними.
Це означає, що король і королева колонії формували стабільну пару на все життя. У таких умовах між сперматозоїдами різних самців не виникало конкуренції, яка в багатьох тварин є рушієм збереження рухливої сперми. У результаті еволюційний тиск на підтримання відповідних генів зник, і з часом ці гени були втрачені.
Чому сперма термітів втратила рухливість
Автори дослідження наголошують, що йдеться не про фізичну «втрату» хвоста окремими особинами, а про еволюційне зникнення джгутика як структури сперматозоїда. У більшості тварин рухливість сперми є критично важливою, адже самці конкурують за запліднення яйцеклітини. У термітів така конкуренція була відсутня через моногамну систему розмноження. Як наслідок, сперматозоїди більше не потребували активного пересування, а відповідні гени поступово зникли з геному. Дослідники підкреслюють, що цей процес став можливим лише за умов високої стабільності шлюбної системи протягом мільйонів років.
Генетичні втрати та соціальна складність колоній
Порівняльний аналіз геномів термітів і тарганів, проведений командою ентомологині Їн’їн Цуй, показав, що терміти мають значно менший набір генів. Скорочення стосується, зокрема, генів, пов’язаних із метаболізмом, травленням і репродукцією. На думку авторів, це не завадило, а навпаки — сприяло формуванню складної соціальної системи. Натан Ло зазначає, що терміти підвищили рівень соціальної організації шляхом оптимізації геному. Такий висновок суперечить поширеному припущенню, що складні суспільства обов’язково потребують більшої генетичної складності.
Харчування, розвиток і формування каст
Окрему увагу в дослідженні приділено ролі харчування у розвитку термітів. Вчені встановили, що предки термітів перейшли до життя всередині деревини та харчування нею, що є енергетично бідним ресурсом. Рівень і час активації генів енергетичного обміну в личинок залежать від того, скільки їжі їм надають старші члени колонії. Личинки, які отримують більше поживних речовин, швидше розвиваються і стають робітниками. За умов обмеженого харчування розвиток сповільнюється, і такі особини можуть перетворитися на репродуктивних німф — майбутніх короля або королеву колонії. Дослідники пояснюють, що ці харчові зворотні зв’язки дають змогу колоніям гнучко регулювати свою структуру.
Висока спорідненість як основа соціальної стабільності
Узагальнюючи результати, автори зазначають, що моногамія та високий рівень спорідненості між членами колонії стали ключовими чинниками еволюції термітів. Висока генетична близькість зменшує конфлікти інтересів і сприяє кооперації, що дозволяє підтримувати стабільні та ефективні колонії протягом тривалого часу. Дослідження, опубліковане в Science, демонструє, що соціальна еволюція може супроводжуватися не лише появою нових ознак, а й цілеспрямованою втратою непотрібних у нових умовах біологічних механізмів.
