Как у муравьев появляется матка

13.04.2016 13:30

50487

Добавить в закладки

Ученые из Института науки и технологий в Окинаве (Япония) под
руководством профессора Александра Михеева совместно с коллегами
из университета Хельсинки (Финляндия) и некоторых других стран
изучили 16 различных видов муравьев, чтобы понять, как у этих
насекомых появляется матка. Исследователи вели поиск генов с
похожим паттерном экспрессии через образцы, которые могут
обусловливать структурные, поведенческие и функциональные
различия, наблюдаемые между матками и рабочими муравьями.
Результаты работы опубликованы в журнале Genome
Biology, а их популярное изложение представляет eSienceNews.

Рабочие муравьи и муравьиная матка имеют совершенно идентичный
геном, но при этом умудряются выполнять совершенно разные
экологические функции. Как одни и те же гены приводят к двум
различным типам особей, долгое время оставалось для ученых
загадкой.

В новом исследовании ученые отобрали муравьиных маток и рабочих
особей различных видов и секвенировали их транскриптом — полный
спектр молекул матричной рибонуклеиновой кислоты (РНК) насекомых.
Они создали коэкспрессивную сеть из 36 наборов генов, которые
представляют группы выраженных генов. Это был самый большой набор
данных для изучения экспрессии генов социальных насекомых.
«Муравьи возникли более 100 миллионов лет назад. Их отличает
разнообразие адаптивных признаков, многие из которых развивались
параллельно у разных видов», — рассказывает профессор Михеев.

Исследователи выяснили, что структурные и функциональные различия
между матками и рабочими муравьями возникают в результате
дифференциального выражения эволюционных наборов генов. Иными
словами они увидели, что вместо одного конкретного гена,
отношения между наборами генов может помочь объяснить,
структурные и функциональные различия между маткой и рабочими
муравьями.

Любопытно, что эти консервативные наборы генов также связаны с
некоторыми другими биологическими чертами, которые
эволюционировали несколько раз, например, количество маток в
колонии, будут ли конкретные муравьи инвазивным видом или нет, а
также степень бесплодности рабочего. Это говорит о том, что
законсервированные генетические модули могут определять эволюцию
инсектицидных черт.

Результаты исследования позволяют ученым лучше понять не только
то, как различия между маткой и рабочей особью могут возникать в
результате взаимодействия между генами, но и для эволюции
муравьев вообще, а в более общем виде — в изучении эволюции
экспрессии генов вообще.

«В этом исследовании мы также продемонстрировали, какие
нетрадиционные подходы в изучении генома могут быть применены в
области экологии и эволюции, — рассказывает Клэр Морандин (Claire
Morandin), один из участников исследовательской группы. — Этот
метод будет полезен и для других исследований, рассматривающих
связь между генной экспрессией и физическими признаками особей».

Ранее портал Научная Россия писал о том, что муравьи
могут научить людей бороться с дорожными пробками.

гены
муравьи
муравьиная матка

Информация предоставлена Информационным агентством «Научная Россия». Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано
Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Михаил Ковальчук: Премии за популяризацию науки ― это формирование идеологии страны

15:00 / Наука и общество

Генеральный директор АНО «ИРИ» Алексей Гореславский предложил объявить новую номинацию, посвященную роли продюсера в реализации проектов научной тематики

14:40 / Наука и общество, Экспертный разговор

Глава Минобрнауки РФ Валерий Фальков: популяризаторов науки нужно поощрять на самом высоком уровне

14:35 / Наука и общество, Образование

Ректор МГУ, академик В.А. Садовничий предложил новую номинацию для премии «За верность науке»

14:30 / Наука и общество

Учёные зарегистрировали 13 новых метеоров при помощи российского детектора

14:30 / Астрофизика

УрФУ открыл представительство для абитуриентов в Индии

13:30 / Образование

Новый вице-президент отделения общественных наук РАН Виктор Руденко о концепции прямой демократии

13:00 / История, Наука и общество, Персона, Экономика

Ученые ПНИПУ доказали, что побочные продукты нефтедобычи могут обеспечить энергией все предприятие

12:30 / Новые технологии, Энергетика

Учёные разрабатывают продвинутые методики изучения структуры лесных экосистем

11:30 / Биология, Экология

«Мы знаем лишь 5% из всего многообразия грибов». Интервью с профессором МГУ Александром Кураковым

10:30 / Биология, Экология

Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. «Очевиднное — невероятное» эфир 10.05.2008

04.03.2019

Памяти великого ученого. Нанотехнологии. «Очевидное — невероятное» эфир 3.08.2002

04.03.2019

Вспоминая Сергея Петровича Капицу

14.02.2017

Смотреть все

Умерла матка муравьев: что делать

Муравьиная матка – глава муравьиного семейства. Это самая большая особь в колонии, основная задача которой – продолжение рода. Королева – настоящий долгожитель. В естественной среде
продолжительность жизни рабочих от двух до пяти лет. Жизнь яйцекладущей самки в природе продолжается двадцать пять, а иногда тридцать лет.

В условиях формикария срок жизни сокращается. Королевы муравьев-жнецов наиболее приспособленные для жизни в формикарии. В природе живут примерно двадцать лет, а в формикарии не больше пятнадцати и
затем погибает. После того, как царица умерла, жизнь муравейника начинает постепенно угасать.

Муравьиные семьи по сложности взаимоотношений, превосходят человеческие. Ученые заметили два основных типа. Первые живут по закону моногинии – в составе только одна королева. Вторые, по закону
полигинии – в таких может быть несколько яйцекладущих маток. Зависит это от вида муравьев и размера колонии. В обоих случаях матка – глава семейства, от которой зависит развитие.

Поэтому, когда погибает муравьиная матка – это невосполнимая потеря для семейства.  Почему умирает муравьиная матка и как поступать киперу если это произошло? Такие вопросы часто задают
хозяева, чьи колонии столкнулись с этой бедой. Как жить и развиватьс яжителям формикария после такой потери, а главное – как не допустить?

Почему умирает матка муравьев

Строение королевы другое чем у рабочих или солдат. Они, как правило, крупнее обычных особей и отличаются строением груди и крыльями. Но также как рабочие или солдаты, главная самка в формикарии
подвержена риску. Основные причины гибели зависят от условий содержания и внешних факторов.

• 
  Неправильное питание может стать причиной из-за которой умирает муравьиная матка, не только рабочие особи.

• 
  Нарушение микроклимата в ферме сильно влияет на развитие колонии и может повлечь за собой смерть королевы.

• 
  Распространение плесени внутри формикария губительно для всех жителей, в том числе для муравьиной матки.

• 
  Клещи и личинки мушки-наездницы – паразиты, которые могут нанести вред и стать причиной гибели королевы.

Домашний муравейник – это хрупкая организация, жизнь которой зависит от условий содержания. Влажность, температура, освещение – главные показатели, которые должен контролировать кипер, чтобы
условия жизни были комфортными и не погибла матка муравьев. Если умерла матка, чаще всего это вызвано неправильным питанием, нарушением условий содержания.

Правильное питание играет важную роль в жизни муравейника. У каждого вида свои предпочтения в еде. Муравьиное меню должно подходить вашему виду питомцев, быть полезным и разнообразным. И не стоит
забывать о чистоте – убирайте остатки корма из фермы. Они могут испортиться, навредить мурашам или даже стать причиной из-за которой умирает матка муравьев.

Влажная среда внутри формикария создает подходящую атмосферу для развития плесени. А остатки еды могут портиться и провоцировать появление. Распространение плесневых грибков в любой части гнезда
достаточно для того чтобы главная самочка умерла. Частая уборка и проветривание домашнего муравейника помогут исключить появление опасной плесени.

Паразиты – еще одна из причин, из-за чего умирает матка муравьев. Клещи могут поражать всю колонию. А для королевы встречается особая угроза. Это личинка мушки-наездницы. Она развивается в теле
муравьиной матки, питается и поражает внутренние органы. Через несколько дней на свет появляется большая красно-желтая личинка, а муравьиная матка погибает.

Что делать, если матка умерла

Смерть королевы – это потрясение для колонии. Когда это происходит, в семье больше не появляются новые яйца, личинки, муравьи. Не рождаются новые особи, старые доживают обычный срок жизни, колония
постепенно угасает. Шансов на выживание не много, но все же, они есть. Особенно у муравейников, живущих в природе.

Большинство муравьев в муравейнике – самочки. Во время жизни королевы, их половая система подавлена. Но после смерти царицы, даже рабочие муравьи могут отложить яйца. И через некоторое время из
этих яиц могут появиться самцы. Если после рождения им удастся оплодотворить самок, жизненный цикл колонии возродится. Такой способ размножения редко встречается в природе. Только среди видов, в колонии у которых встречаются гамэргаты – рабочие муравьи, способные к спариванию.

В условиях муравьиной фермы продолжение жизни колонии после смерти матки маловероятно. Спасти оставшихся без королевы мурашей можно, переселяя их к другой колонии. Но такой способ подойдет далеко
не всем видам. Самые распространенные жители домашних муравейников муравьи-жнецы агрессивно относятся к представителям своего вида из другого семейства. Новые жители скорее всего будут убиты и
такое переселение закончится трагедией.

Известны такие виды, чье отношение к представителям других семей не отличается враждой. Например, африканские тапиномы или муравьи-призраки. Обнаружив другую семью, они начинают обмениваться
расплодом, рабочими особями и даже матками. Если в одной колонии главная самочка умерла, рабочие и солдаты могут запросто объединиться с другим семейством. Из-за такой особенности, муравьи-призраки
заселили не только африканский континент, но и страны с умеренным климатом. Тапиномы комфортно чувствуют сбея в квартирах, теплицах, продуктовых базах. Везде, где есть чем поживиться.

Что делают муравьи если умирает матка? Продолжают жить, питаться, но полноценная семья рушится. Они просто доживают оставшееся им время. Колония постепенно погибает. Чтобы не допустить этого, стоит
уделять пристальное внимание уходу за питомцами. Заселение, кормление, условия содержания – важные моменты, от которых зависит благополучная жизнь и развитие муравьиной матки и ее семейства.

Шесть удивительных фактов о муравьях, которые вам нужно знать

Вы видели муравьев в этом году? В Британии это, вероятно, были черные садовые муравьи, известные как Lasius niger — самые распространенные муравьи в Европе. Один из где-то между 12 000 и 20 000 видов, это бич садоводов, но также и очаровательный.

Маленькие черные бескрылые рабочие бегают по тротуарам, ползают по вашим растениям, ухаживая за тлей, или собирают вкусняшки с вашей кухни. А летающие муравьи, которые время от времени появляются теплым летним вечером, на самом деле являются репродуктивными братьями и сестрами этих бескрылых рабочих. Вот что еще вам нужно знать:

1. Большинство муравьев, которых вы видите, самки.

Муравьи имеют кастовую систему, в которой обязанности разделены. Королева является основателем колонии, и ее роль заключается в откладывании яиц. Рабочие муравьи — все самки, и это сестричество отвечает за слаженную работу колонии.

Их задачи варьируются от заботы о королеве и детенышах, поиска пищи, контроля за конфликтами в колонии и утилизации отходов. У рабочих, скорее всего, никогда не будет собственного потомства. Подавляющее большинство яиц развиваются как рабочие, но как только колония готова, матка производит следующее поколение репродуктивных особей, которые затем создают собственные колонии.

Судьба самки муравья стать рабочим или королевой в основном определяется диетой, а не генетикой. Любая личинка муравья-самки может стать королевой, если она получает диету, более богатую белком. Другие личинки получают меньше белка, что заставляет их развиваться как рабочие.

2. Муравьи-самцы в значительной степени просто летают спермой

У самцов муравьев есть мать, но нет отца.
Автор предоставил

В отличие от людей с X- и Y-хромосомами пол муравья определяется количеством копий генома, которым он обладает. Самцы муравьев развиваются из неоплодотворенных яиц, поэтому не получают генома от отца. Это означает, что у муравьев-самцов нет отца и не может быть сыновей, но у них есть дедушки и могут быть внуки. Самки муравьев, для сравнения, развиваются из оплодотворенных яиц и имеют две копии генома — одну от отца и одну от матери.

Муравьи-самцы функционируют как летающие сперматозоиды. Только наличие одной копии генома означает, что каждый из их сперматозоидов генетически идентичен им самим. И их работа заканчивается быстро, они умирают вскоре после спаривания, хотя их сперматозоиды продолжают жить, возможно, годами.
— по сути, их единственная работа — размножаться.

Разреши им съесть торт.
Шаттерсток

3. После полового акта королевы не едят неделями

Когда условия теплые и влажные, крылатые девственные королевы и самцы покидают свои гнезда в поисках партнеров. Это поведение наблюдается в «день летающих муравьев». В L. niger , спаривание происходит на крыле, часто на сотни метров вверх (отсюда нужна хорошая погода). После этого королевы падают на землю и сбрасывают крылья, а самцы быстро погибают. Спаривающиеся королевы выбирают место для гнезда и зарываются в почву, размякшую от недавнего дождя.

Читать далее:
Удивительные секреты «дня летающих муравьев»

Оказавшись под землей, королевы не будут есть несколько недель, пока не произведут собственных дочерей-рабочих. Они используют энергию своих жировых запасов и лишние летательные мышцы, чтобы отложить свою первую партию яиц, которые они оплодотворяют, используя сперму, хранящуюся во время их брачного полета. Тот же самый запас спермы, полученный от давно умерших самцов, позволяет матке продолжать откладывать оплодотворенные яйца на протяжении всей своей жизни. Королевы больше никогда не спариваются.

4. Домохозяйство по-муравьиному: сотрудничество, смерть и рабство

Иногда две L. niger матки объединяются, чтобы основать гнездо. Эта изначально кооперативная ассоциация, увеличивающая шансы на создание колонии, распадается, как только появляются новые взрослые рабочие, а затем королевы сражаются насмерть. Еще более зловещее то, что колонии L. niger иногда крадут расплод у своих соседей, заставляя их работать в качестве рабов.

Работорговля развилась у ряда видов муравьев, но они также проявляют сотрудничество на экстраординарном уровне. Крайним примером этого является «суперколония» аргентинских муравьев ( Linepithema humile ), которая простирается более чем на 6000 км вдоль побережья Европы от Италии до северо-запада Испании и состоит буквально из миллиардов рабочих из миллионов сотрудничающих гнезд.

5. Муравьиная матка может жить десятки лет, самцы – неделю

После создания своей колонии работа королевы еще не закончена, и впереди у нее еще много лет яйцекладки. В лаборатории королевы L. niger прожили почти 30 лет. Рабочие живут около года, самцы немногим больше недели (хотя их сперматозоиды живут дольше). Эти необычайные различия в продолжительности жизни обусловлены исключительно тем, как их гены включаются и выключаются.

6. Муравьи могут помочь людям и окружающей среде

Муравьи оказывают большое влияние на экосистемы во всем мире, и их роли разнообразны. В то время как одни муравьи считаются вредителями, другие действуют как агенты биологической борьбы. Муравьи приносят пользу экосистемам, распространяя семена, опыляя растения и улучшая качество почвы. Муравьи также могут принести пользу нашему здоровью как потенциальный источник новых лекарств, таких как антибиотики.

Так что, когда вы в следующий раз увидите муравья, прежде чем вы решите убить его, подумайте, насколько он очарователен на самом деле.

Как создаются муравьиные королевы

Как некоторые муравьи оказываются на вершине социальной иерархии колонии?

Согласно новой статье в журнале Science , родители муравья, по-видимому, играют ключевую роль в определении того, станет ли насекомое королевой или обычным рабочим. Некоторые комбинации самца и королевы кажутся королевскими, давая репродуктивных королев гораздо более высокого уровня, чем другие пары.

Новое открытие может опровергнуть давнее мнение о том, что генетическое влияние в кастовых системах муравьев незначительно.

«Это эффект генетической совместимости», — говорит Таня Швандер, биологический исследователь из Университета Саймона Фрейзера в Британской Колумбии и ведущий автор статьи. «Работа показывает, что королевы должны быть совместимы с конкретным самцом, чтобы производить рабочих или королев.

То, как функционируют колонии социальных насекомых, может дать ученым представление о том, как развивалось социальное поведение. Члены муравьиной колонии обычно имеют четко определенные роли. Бесплодные рабочие заниматься повседневными задачами, такими как поиск пищи и выращивание детенышей, пока королева спаривается и производит потомство.В конце концов, тяжелая работа рабочих вознаграждается, когда королева передает их очень похожие гены следующему поколению. ЭО
Уилсон ввел термин «суперорганизм» именно для такого типа кооперативной группы.

Биологи давно предполагали, что факторы окружающей среды привели к дифференциации похожих муравьиных яиц в совершенно разные касты маток и рабочих. Но фактических данных по этому вопросу было немного.

«Люди просто предполагают, что это связано с окружающей средой», — сказал Швандер.

Но если для создания королевы требуется определенная генетическая комбинация матери и отца, это убедительно доказывает, что генетика играет роль в определении социальной структуры колонии. Вывод Швандера совпадает с выводом отдельной группы исследователей, опубликовавших в меньшем журнале American Naturalist информацию о другом типе муравьев.

«Определение касты у большинства социальных насекомых, вероятно, связано как с природой, так и с воспитанием», — сказал Крис Смит, биолог из Университета Иллинойса и ведущий автор этой статьи.

Данные Швандера было нелегко достать, что может объяснить, почему предыдущие предположения о колониях насекомых остались непроверенными.
Направляясь в пустыню недалеко от Портала, штат Аризона, Швандер должен был разработать систему отлова самцов и маток из разных колоний в пустыне
Аризоны.

Исследуемый вид, *Pogonomyrmex rugosus, *обладает полезным свойством вытекать из своих колоний в ответ на летние дожди, что можно смоделировать, налив ровно восемь галлонов воды из лейки (см. выше).

Когда насекомые иссякли из колоний, биологи собрали их в палаткообразные сети и выборочно уговорили муравьев из разных колоний к скрещиванию. В целом, исследование заняло три лета и месяцы лабораторной работы по выращиванию продуктов этих скрещиваний, чтобы обнаружить эффект генетической совместимости.