Kolonija mrava održava se kroz složenu društvenu dinamiku, pri čemu svaki član – kraljica, mužjaci i radnici (sterilne ženke) – doprinose široj zajednici. Neke vrste dodaju složenost ovoj dinamici dodavanjem prilično malih matica.
Istraživači sa UC Riverside su se pozabavili zašto su ove dodatne kraljice prisutne fokusirajući se na složene genetske strukture, nazvane supergeni, u zajednici. Ovi supergeni kontrolišu poreklo i umnožavanje sitnih matica u jednoj vrsti mrava. Rezultati njihovog istraživanja dostupni su u decembarskom izdanju časopisa Current Biology.
„Zaintrigirale su nas male kraljice“, rekla je viši autor Džesika Persel, vanredni profesor na Odeljenju za entomologiju na UCR. „To je sjajan sistem (mravlje kolonije više matica) za proučavanje evolucije supergena, koji postoje u mnogim vrstama organizama.“
Supergeni se razlikuju po veličini, ali se sastoje od klastera gena na istom hromozomu koji su povezani. Supergen potiskuje rekombinaciju — uobičajeno mešanje gena tokom ćelijske deobe — i prenosi i čuva arhitekturu supergena iz generacije u generaciju. Ovi mega geni su povezani sa osobinama, ili fenotipovima, koje izražavaju mnogi organizmi, uključujući migratorne obrasce kod riba i ptica i broj matica u koloniji mrava.
Iako to nije uobičajeno u svim kolonijama mrava, Persel i njene kolege fokusirale su se na male kraljice jedne vrste mrava, Formica cinerea, koja je uobičajena širom Evrope, koja se proteže od Španije do zapadnog Sibira i od Skandinavije do Balkana. Ovi mravi su korisni, rado provode dane žvakajući paukove, grinje, pa čak i slatke izmete lisnih uši.
Istraživački tim je identifikovao prisustvo dva supergena koji povećavaju broj matica u koloniji i kontrolišu veličinu matice.
Matica je najvažniji i najveći mrav u koloniji. Kraljica ima krila i može da odleti, ali njena primarna uloga je da polaže jaja kako bi odrastala generacije radnika, mužjaka i njenog naslednika. Radnici žive oko šest meseci i provode vreme tražeći hranu i negujući leglo. Mužjaci imaju kraći životni vek; retko napuštaju koloniju i jednom se pare sa budućom maticom.
Male matice dobijaju svoju moć od supergena koji se formirao pre oko 23 miliona godina i određuje da li kolonije imaju jednu maticu ili više matica. Istraživači su pronašli još jedan supergen odgovoran za veličinu mrava. Dva supergena zajedno proizvode dodatne matice koje su 20% manje od tipične kraljice mrava.
Ovo uparivanje može imati značajan uticaj na koloniju.
„Mravi su društveni insekti i stvaraju ogromne kolonije u kojima su srodnici u gnezdu jedni s drugima, a kolonije dobro rade zajedno da odgajaju svoje rođake“, rekla je Đulija Skarparo, postdoktorantkinja entomologije i prva autorka studije. „U koloniji poligine (više matica), odnos između srodnika iz gnezda je niži. Prisustvo mnogih nepovezanih gnezda može dovesti do reproduktivnih sukoba među radnicima.“
Istraživači sugerišu da sukobi koji nastaju iz ovih kombinovanih supergena mogu pomoći da se kolonija proširi i preživi.
Osnivanje nezavisne kolonije zahteva od kraljice da odleti na novu lokaciju i koristi svoje telesne rezerve smeštene u mišićima krila i telesnoj masnoći za podizanje prvog legla radnika. Ova strategija je rizična i može dovesti do smrti kraljice, a sa njom i kolonije.
Sićušnim maticama nedostaju rezerve energije za osnivanje nove kolonije, ali se mogu pridružiti postojećim kolonijama. Ovo otvara nova pitanja koja treba razmotriti u vezi sa tekućom saradnjom među grupama koje nisu genetski povezane.
„Otkriće supergena povezanih sa mikroginima (malim maticama) je prvo otkriće ovog tipa“, rekao je Skarparo. „Mislimo da ove vrste kraljica mogu biti društveno parazitske — društveni insekti koji koriste prednosti drugih društvenih insekata. Mikrogini bi mogli biti dobra polazna tačka za razumevanje evolucije društvenog parazitizma i možda imamo supergen koji pokreće ovaj način života.“
Purcellu i Scarparou su se na ovom projektu pridružili Alan Brelsford, docent biologije, i Marie Palanchon, diplomirani student u Purcellovoj laboratoriji.
Članak je naslovljen „Društveni antagonizam olakšava ekspanziju supergena kod mrava“.
