النمل المجنون الأصفر الغازي يصنع ذكور “الوهم” للتكاثر

النمل الأصفر المجنون يكسر قواعد التكاثر.

يحتوي كل ذكر نملة مجموعات منفصلة من الخلايا من سلالتين وراثيتين متميزتين، مما يجعلها “كائنات خيالية” ، كما أفاد الباحثون في 7 أبريل علوم. النمل الأصفر المجنون (Anoplolepis gracilipes) هي أول الأنواع المعروفة التي تتطلب الكيمرية لتكوين ذكور خصبة.

يقول عالم الوراثة التطوري Waring “Buck” Trible من جامعة هارفارد ، والذي لم يشارك في الدراسة: “إنها استجابة أنيقة لأنواع أنظمة التزاوج غير العادية التي لاحظناها في النمل الآخر”. “قد نعتبر هذا بمثابة الخطوة التطورية التالية” في النمل.

تتطور معظم الحيوانات من خلية منوية وخلية بويضة تتحد في خلية واحدة ، وتجمع الحمض النووي الخاص بها. مع نمو الكائن ، تحمل جميع الخلايا اللاحقة ، باستثناء الخلايا الجنسية ، مجموعتين من الكروموسومات الحاملة للحمض النووي ، واحدة من كل والد. بمعنى آخر ، تحمل جميع هذه الخلايا الجسدية نفس المعلومات الجينية. تحتوي خلايا الحيوانات المنوية والبويضات على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات.

ولكن في العديد من النمل ، إلى جانب الحشرات الأخرى مثل الدبابير والنحل ، تمتلك الإناث فقط خلايا جسدية بها أزواج من الكروموسومات. عادة ما ينمو الذكور من بيض غير مخصب. لذلك تحتوي خلاياهم الجسدية على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات.

ومع ذلك ، وجدت دراسة أجريت عام 2007 ذلك يمتلك حوالي نصف ذكور النمل المجنون الأصفر في العينة نسختين مختلفتين من نفس الجينات، تمامًا مثل النمل العاملات من النوع.

يقول عالم الأحياء التطورية هوغو داراس Hugo Darras من جامعة يوهانس جوتنبرج ماينز في ألمانيا: “لم يكن من المنطقي أن تكون كل الذكور في هذا النوع ثنائية الصبغيات” ، أو أن لديها مجموعتين من الكروموسومات في كل خلية جسدية. عندما يحدث هذا في النمل الآخر ، فإن الذكور عادة ما تكون عقيمة ، كما يقول. “لا أحد لديه أي تفسير.”

لذلك جمع داراس وزملاؤه مئات النمل المجنون الأصفر من شرق وجنوب شرق آسيا. كشف تحليل الإناث – الملكات والعاملات – أن الملوك في هذا النوع له مصدر وراثي. جاءت الملكات الإنجابية من الجمع بين خلايا الحيوانات المنوية والبويضات من نفس السلالة ، والتي أطلق عليها الباحثون اسم R. كانت العاملات هجينة من سلالتين مختلفتين ، والأخرى تسمى W. / R الجينوم.

تمشيا مع الدراسة السابقة ، حدد الباحثون الذكور R / W. لكنهم وجدوا أيضًا أن الخلايا الجسدية للذكور لديها مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات ، كما هو الحال في أنواع النمل الأخرى. أظهر استخراج الحمض النووي من الخلايا الفردية أنه بدلاً من وجود أزواج كروموسوم داخل الخلايا ، تحتوي كل خلية على كروموسومات من سلالة واحدة فقط.

وجدت تجارب أخرى أن الخلايا R و W موزعة بشكل غير متساوٍ في جميع أنحاء أجسام الذكور. في حين أن معظم الجسم يحتوي على غالبية خلايا R ، ما يقرب من 75 في المائة بناءً على الأنسجة المأخوذة ، انقلبت النسبة تقريبًا في الحيوانات المنوية – 65 في المائة كانت خلايا W.

نظرًا لأن كل من العمال والذكور يأتون من دمج الحيوانات المنوية W مع بيض R ، فإن الجنس يعتمد على ما إذا كانت حزم الحمض النووي أو النوى الخاصة بهم قد اندمجت. الاندماج يخلق أنثى. لكن الفشل في الاندماج يتسبب في انقسام النوتين بشكل منفصل داخل نفس البويضة ، مما ينتج عنه ذكر.

من غير الواضح سبب تطور هذا النمط من التكاثر الذي لم يسبق له مثيل في هذا النمل. يقول تريبيل: “من خلال رفض الاندماج مع خلية البويضة ، قد يتمكن (الحيوان المنوي) من زيادة إنتاجه التناسلي”. النمل العاملات عقيمة وبالتالي لا يمكنها نقل جينوم دبليو.

يقول داراس: “نعتقد أنه ربما يكون تفاعل بين جينومين متعارضين ولكنهما يتعاونان في بعض الأحيان”. قد تكون هذه السلالات المميزة قد تطورت بشكل مستقل في مجموعتين منفصلتين من النمل اختلطتا في النهاية. أو كان من الممكن أن يكونوا قد بدأوا بجينات مماثلة تباعدت بمرور الوقت ، كما يضيف. “لكن يبدو أن الجينومات بأكملها منفصلة ولا تتبادل أي مادة وراثية.”

قد تكون طريقة التكاثر الفردية هذه مفيدة لمجموعات النمل ، مما يؤدي إلى الحصول على لقب النمل المجنون الأصفر كـ أحد أسوأ الأنواع الغازية في العالم (SN: 9/15/09). نظرًا لأن اندماج نوى R و W ينتج فقط عمال عقيمين ، فلا يمكن للجينومات أبدًا أن تختلط وتنتقل إلى الجيل التالي. هكذا النمل تجنب أي احتمال زواج الأقارب، وهي ميزة تُرى في أنواع النمل الغازية الأخرى (SN: 2/1/11).

تم العثور على الكيميرا في مخلوقات أخرى ، بما في ذلك البشر ، لكنها عادة ما تكون مصادفة. النمل الأصفر المجنون هو أول الأنواع المعروفة التي تحدد فيها الخيمرية الجنس. لكن بعض العلماء يقدرون أن هناك حوالي 20000 نوع من النمل ، ولم تتم دراسة الأنظمة التناسلية لمعظمها.

يقول عالم الأحياء التطورية Guojie Zhang من جامعة Zhejiang في Hangzhou ، الصين ، والذي لم يشارك في البحث: “هذا نظام خاص جدًا”. “سيكون السؤال هو مدى تكرار ملاحظة هذا النظام في سلالات النمل الأخرى.”