Các nữ hoàng nhân lên mà không có sự giúp đỡ của nhà vua • Alexander Markov • Tin tức khoa học về "Yếu tố" • Di truyền học, Sinh học

Các nữ hoàng nhân lên mà không có sự giúp đỡ của nhà vua

Giai đoạn đầu của việc tạo ra một thuộc địa mới của mối Reticulitermes speratus: "vua chính" (PK) và "nữ hoàng chính" (PQ) giống con đầu tiên của họ. Ảnh từ các tài liệu bổ sung cho bài viết đang được thảo luận trongKhoa học

Trong thuộc địa mối Reticulitermes speratus Một “vua” (người sáng lập nam) thường sống chung với vô số “hoàng hậu”, mặc dù mỗi thuộc địa được thành lập bởi một nam và một nữ. Khi nó bật ra, phụ nữ bổ sung là con gái của nữ hoàng chính, người mà cô sản xuất ra thế giới thông qua cách sinh sản, đó là, mà không có sự giúp đỡ của một người đàn ông. Nếu các nữ hoàng thứ cấp được sinh ra theo cách tình dục thông thường, họ sẽ mang 1/2 gen của vua và 1/2 gen của nữ hoàng, và con cái của họ sẽ mang 3/4 gen của vua và chỉ 1/4 gen của nữ hoàng chính. Do sự sinh sản học, tất cả các gen trong các nữ hoàng thứ cấp là mẹ, và con cái của chúng mang gen của vua và nữ hoàng chính với tỷ lệ như nhau. Vì vậy, nữ hoàng chính, sản xuất "đại biểu" của mình mà không có sự giúp đỡ của nhà vua, làm tăng đáng kể tiềm năng sinh sản của mình, mà không làm giảm sự đóng góp di truyền cho con cái.

Khả năng sinh sản tái sinh, đó là, đối với sự phát triển của con cái từ trứng chưa thụ tinh, phổ biến rộng rãi trong các loài côn trùng xã hội từ màng tế bào và mối.Hymenoptera của trứng thụ tinh, như một quy luật, phát triển nữ, và của nam giới không thụ tinh. Trong mối, con cái của cả hai giới phát triển từ trứng thụ tinh, và từ những con cái không được thụ tinh, duy nhất. Vì vậy, sự sinh sản màng tế bào là hoàn toàn cần thiết cho sự tiếp tục của chi (nếu không sẽ không có con đực, và do đó không có trứng thụ tinh, và do đó không có con cái). Trong mối, như đã tin cho đến bây giờ, sự sinh sản parthenogenesis chỉ đóng vai trò hỗ trợ (hệ thống sinh sản mối được mô tả trong ghi chú thành viên Caste trong mối được xác định trước về mặt di truyền, Elementy, 14.11.2007).

Tuy nhiên, sự phát hiện của côn trùng học Nhật Bản và Mỹ, mà họ báo cáo trong số mới nhất của tạp chí Khoa học, cho thấy rằng ít nhất trong một số mối sinh sản là một thành phần thiết yếu của chu kỳ sống, và phụ nữ sử dụng nó "một cách khôn ngoan", tìm kiếm lợi ích tối đa cho cả thuộc địa và cho chính họ.

Các nhà khoa học đã mở 30 tổ mối Reticulitermes speratus ở vùng lân cận Kyoto và được tiến hành trong "điều tra dân số". Hóa ra, trong mỗi tổ chỉ có một nam "hoạt động" và nhiều nữ (trung bình 55) giống cái.Chỉ ở một trong 30 thuộc địa, “nữ hoàng chính”, người sáng lập tổ với vợ / chồng của mình, vẫn còn sống, nhưng ngay cả ở đây 128 “nữ hoàng phụ” đã được thêm vào nó. Trong 29 tổ còn lại của nữ hoàng chính không được tìm thấy.

Trong một thuộc địa mối trưởng thành trưởng thành Reticulitermes speratus "Nhà vua chính" (PK) vẫn còn sống và tốt, mặc dù người phối ngẫu đầu tiên của ông ("nữ hoàng chính") từ lâu đã chết. Tuy nhiên, trước khi cô qua đời, cô quản lý để sản xuất hàng chục con gái – "nữ hoàng phụ" (SQ), mà bây giờ tạo nên hậu cung hoàng gia. Ảnh từ các tài liệu bổ sung cho bài viết đang được thảo luận trongKhoa học

Nó không phải là khó khăn để phân biệt nữ hoàng chính từ những người phụ: đầu tiên là một cánh phụ nữ cánh lớn thả, và thứ hai bởi cái gọi là "nymphoids", đó là, cá nhân kém phát triển với chồi cánh trên lưng lưu ý).

Đối với nhà vua, trong hầu hết các tổ, ông hóa ra là chính (có nghĩa là, một người lớn đã bỏ cánh), và chỉ trong hai thuộc địa là ông thứ cấp, đó là, một nymphoid. Rõ ràng, điều này có nghĩa là vị vua chính sống lâu hơn nữ hoàng chính. Tuy nhiên, trước khi cô qua đời, nữ hoàng quản lý để sản xuất một số tiền hợp lý của con gái nymphoid người trở thành "nữ hoàng thứ cấp."Kết quả là, nhà vua được một hậu cung gồm các con gái của vợ.

Ý nghĩa thích nghi của sự xuất hiện của nữ hoàng phụ là hiển nhiên. Kể từ khi nữ hoàng chính là một sáng tạo không lâu, các thuộc địa phải cung cấp cho chính nó với phụ nữ mới sẽ sản xuất công nhân và cá nhân có cánh sau cái chết của người mẹ sáng lập. Tuy nhiên, câu hỏi về cơ chế điều chỉnh sự biến đổi của nữ giới non nớt chưa trưởng thành thành nữ hoàng thứ cấp vẫn mở.

Trên cơ sở những gì đã được biết trước đây về cuộc sống của mối, có thể mong đợi rằng nữ thần trong bất kỳ thời kỳ nào chọn một trong hai cách phát triển tùy thuộc vào nhu cầu của thuộc địa: hoặc chúng biến thành con cái trưởng thành và bay đi để thành lập một gia đình mới, hoặc, nếu gia đình cảm thấy cần cho phụ nữ, họ trở thành nymphoid và bắt đầu nhân lên mà không rời khỏi thuộc địa của họ. Tuy nhiên, nếu thuộc địa có một vị vua duy nhất sống lâu, thì tất cả các nymphoid sẽ có nhiều khả năng là con gái và vợ của chính mình cùng một lúc. Đây không phải là lựa chọn tốt nhất cho một thuộc địa, kể từ khi lai giống có liên quan chặt chẽ có thể dẫn đến sự ra đời của con cái bị suy yếu.Ngoài ra, việc lai cận huyết sẽ làm giảm sự đa dạng di truyền của người lao động, điều này cũng có hại cho các thuộc địa của côn trùng xã hội.

Các nhà nghiên cứu quyết định kiểm tra xem các nữ hoàng phụ có phải là con gái của chồng mình hay không. Để thực hiện điều này, họ tiến hành phân tích di truyền mối mọt cho năm locus microsatellite đa hình, có nghĩa là, trong năm vùng gen, được đặc trưng bởi sự hiện diện của nhiều biến thể khác nhau (alen) trong quần thể loại mối.

Phân tích bao gồm 135 nữ hoàng thứ cấp từ các tổ khác nhau, cũng như nữ hoàng chính phát hiện duy nhất, sáu vị vua chính và một phụ nữ, 140 công nhân và 40 nữ thần không sinh sản.

Hóa ra là tất cả các công nhân và nữ thần đều mang gen của nhà vua chính và nữ hoàng chính. Điều này có nghĩa là tất cả chúng đều nở ra từ trứng thụ tinh bình thường. Tuy nhiên, không có ngoại lệ, tất cả các nữ hoàng thứ hai hóa ra là những người con gái mamma sinh sản. Trong bộ gen của họ không có gen của vị vua chính – người sáng lập thuộc địa, cũng không phải bất kỳ người đàn ông nào khác.

Cần làm sáng tỏ rằng nguồn gốc sinh sản của một mối duy nhất có thể được thiết lập bởi mức độ đồng hợp tử, tức là, bằng tỷ lệ gencả hai bản sao trong bộ gen của côn trùng đều giống nhau (đại diện cho cùng một alen). Ở những người không có cha, mức độ đồng hợp tử gần 100%. Ở những người bình thường, có cả bố và mẹ, nó thấp hơn nhiều. Điều này là do những đặc thù của biến thể của sự sinh sản đó, đó là đặc tính của mối. Đầu tiên, một bộ tế bào kép của nhiễm sắc thể, nơi mỗi gen có mặt trong hai bản sao, thường không giống nhau, tạo thành một tế bào chứa một bộ nhiễm sắc thể và chỉ có một bản sao của mỗi gen (giống như trong một tế bào trứng bình thường). Tập hợp nhiễm sắc thể đơn này sau đó được nhân đôi và một tế bào trứng có hai bộ nhiễm sắc thể và gen giống hệt nhau được thu nhận. Từ một quả trứng như vậy, côn trùng phát triển, đồng hợp tử trong hầu hết mọi locus (có nghĩa là, nó có hai bản sao giống hệt nhau của mỗi gen). Từ "gần như" được kết nối với thực tế là, kết quả của việc vượt qua, một số loci đã được dị hợp tử trong mẹ vẫn còn dị hợp tử trong thế hệ sinh sản parthenogenetic của cô.

Do đó, nữ hoàng chính không cho phép quá trình hình thành "nữ hoàng phụ" chảy, nhưng cố ý tạo ra một sự thay đổi cho chính mình, đẻ trứng không thụ tinh mà từ đó những con cái nymphoid sẽ sinh sản.Ý nghĩa của hành vi này là gì?

Rõ ràng, nó có lợi cho cả phụ nữ và toàn bộ thuộc địa. Lợi ích của thuộc địa là nữ hoàng thứ cấp không liên quan đến nhà vua, và do đó tạo ra nhiều con cái sống động hơn và đa dạng hơn từ thập tự giá với anh ta. Lợi ích của phụ nữ là, bằng cách tạo ra các queens thứ cấp bằng cách sinh sản, cô ấy không cho phép giảm sự đóng góp di truyền của chính mình cho con cái. Nếu queens thứ phát triển từ trứng thụ tinh, chúng sẽ mang 1/2 gen của vua và 1/2 gen của nữ hoàng chính. Do đó, các cháu của nữ hoàng chính, người tạo nên dân số chính của gò đất, sẽ chỉ mang theo một phần tư gien của nó, và ba phần tư sẽ được họ lấy từ nhà vua. Tuy nhiên, ở nữ hoàng thứ sinh do sinh sản tuyến tính, tất cả các gen chỉ là mẹ, và do đó hệ gen của cháu sẽ không chứa một phần tư, mà là một nửa số gen của nữ hoàng chính.

Mỗi nữ hoàng thứ cấp nhận được một nửa lựa chọn ngẫu nhiên của gen của người sáng lập. Nếu nữ hoàng thứ cấp ở một mình, nó sẽ làm giảm sự đa dạng di truyền của các cháu (công nhân và cá nhân có cánh), điều này có hại cho thuộc địa.Do đó, một số lượng lớn các nữ hoàng phụ, mỗi người mang một bộ alen mẹ khác nhau, mang lại lợi ích gấp đôi: thứ nhất, tỷ lệ sản xuất trứng tăng nhiều lần, và thứ hai, sự đa dạng di truyền không bị mất.

Rõ ràng, khả năng của con cái nhằm mục đích điều chỉnh giới tính của con cái có thể hữu ích trong nhiều tình huống, và do đó nó liên tục nảy sinh trong quá trình tiến hóa ở các nhóm sinh vật khác nhau. ).

Nguồn: Kenji Matsuura, Edward L. Vargo, Kazutaka Kawatsu, Paul E. Labadie, Hiroko Nakano, Toshihisa Yashiro, Kazuki Tsuji. Nữ hoàng kế thừa thông qua sinh sản vô tính trong mối // Khoa học. 2009. V. 323. P. 1687.

Xem thêm:
Mối quan hệ đẳng cấp của mối được xác định trước về mặt di truyền, “Các nguyên tố”, 14.11.2007.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: