«Большинство новых видов появляются в географической изоляции», — сказал Кристиан Рабелинг, доцент биологии Университета Рочестера. «Теперь у нас есть доказательства того, что видообразование может происходить в пределах одной колонии».Результаты Раблинга и его исследовательской группы были опубликованы сегодня в журнале Current Biology.Обнаружив паразитического кастратора Mycocepurus, Рабелинг и его коллеги обнаружили пример все еще спорной теории, известной как симпатрическое видообразование, которое происходит, когда новый вид развивается, разделяя ту же географическую область с его родительским видом, но размножаясь сам по себе ». Хотя симпатрическое видообразование труднее доказать, — сказал Рабелинг, — мы считаем, что на самом деле находимся в процессе документирования определенного вида происходящей эволюции ».
Новые виды образуются, когда их представители больше не могут воспроизводиться с представителями родительского вида. Общепринятый механизм называется аллопатрическим видообразованием, при котором географические барьеры, такие как горы, разделяют членов группы, заставляя их развиваться независимо.
«Со времен Дарвина« Происхождение видов »биологи-эволюционисты долго обсуждали, могут ли два вида развиться от общего предка, не будучи географически изолированными друг от друга, — сказал Тед Шульц, куратор муравьев Смитсоновского национального музея естественной истории и соавтор книги. изучение. «В этом исследовании мы предлагаем убедительные аргументы в пользу симпатрической эволюции, которые откроют новые разговоры в дискуссии о видообразовании у этих муравьев, социальных насекомых и эволюционной биологии в целом».М. castrator — не просто еще один муравей в колонии; это паразит, который живет со своим хозяином, Mycocepurus goeldii, и вне его. Хозяин — это муравей, выращивающий гриб, который культивирует гриб из-за его питательной ценности как для себя, так и косвенно для своего паразита, который не участвует в работе по выращиванию грибного сада. Это побудило исследователей изучить генетические взаимоотношения всех грибовидных муравьев в Южной Америке, включая все пять известных и шесть недавно открытых видов рода Mycocepurus, чтобы определить, действительно ли паразит произошел от своего предполагаемого хозяина.
Они обнаружили, что муравьи-паразиты действительно были генетически очень близки к M. goeldii, но не к другим видам муравьев.Они также определили, что муравьи-паразиты больше не были репродуктивно совместимы с муравьями-хозяевами, что делает их уникальным видом, и прекратили размножаться вместе со своим хозяином всего 37000 лет назад — очень короткий период в эволюционном масштабе.Большой ключ к разгадке для исследовательской группы был найден путем сравнения генов муравьев как в ядре клетки, так и в митохондриях — структурах, производящих энергию в клетках. Гены состоят из единиц, называемых нуклеотидами, и Рабелинг обнаружил, что секвенирование этих нуклеотидов в митохондриях начинает отличаться от того, что обнаруживается у муравьев-хозяев, но что гены в ядре все еще имеют следы взаимосвязи между хозяином и паразит, что привело его к выводу, что M. castrator начал эволюционировать вдали от своего хозяина.
Рабелинг объяснил, что простого сравнения некоторых ядерных и митохондриальных генов может быть недостаточно, чтобы продемонстрировать, что муравьи-паразиты — это совершенно новый вид. «Сейчас мы секвенируем все митохондриальные и ядерные геномы этих паразитических муравьев и их хозяев, чтобы подтвердить видообразование и лежащий в основе генетический механизм».Муравьям-паразитам необходимо проявлять осмотрительность, потому что использование в своих интересах вида-хозяина считается табу в сообществе муравьев. Известно, что муравьи-оскорбители были убиты рабочими мобами. В результате паразитическая царица нового вида превратилась в меньший размер, что затрудняет их отличие от рабочего-хозяина.
Королевы-хозяева и самцы размножаются в воздушной церемонии во влажных тропиках только в определенное время года, когда начинается дождь. Рэблинг обнаружил, что паразитические королевы и самцы, которым нужно быть более осторожными в своей репродуктивной деятельности, расходятся с паттерном спаривания хозяина.
Из-за необходимости скрывать свою паразитическую идентичность самцы и самки M. castrator утратили особые приспособления, которые позволяли им размножаться в полете и спариваться внутри гнезда-хозяина, что сделало невозможным сексуальное взаимодействие со своим видом-хозяином.В исследовательскую группу вошли Тед Шульц из Национального музея естественной истории Смитсоновского института, Наоми Пирс из Гарвардского университета и Маурисио Баччи, младший из Центра изучения социальных насекомых (Государственный университет Сан-Франциско, Рио-Кларо, Бразилия).