Żółta szalona mrówka, czyli Anoplolepis gracilipes, ma niesławne wyróżnienie jako jeden z najgorszych gatunków inwazyjnych na świecie. Jednak to nie jest powód, dla którego zespół międzynarodowych badaczy bada tę konkretną mrówkę. Interesuje ich sposób rozmnażania się owadów, ponieważ samce tej mrówki od dawna wprawiają naukowców w zakłopotanie. „Wyniki wcześniejszych analiz genetycznych żółtej szalonej mrówki wykazały, że samce tego gatunku mają dwie kopie każdego chromosomu. Było to wysoce nieoczekiwane, ponieważ samce zwykle rozwijają się z niezapłodnionych jaj u mrówek, pszczół i os – a zatem powinien mieć tylko jedną matczyną kopię każdego chromosomu” – wyjaśnił dr Hugo Darras, adiunkt na Uniwersytecie Johannesa Gutenberga w Moguncji (JGU) i główny autor odpowiedniego artykułu opublikowanego niedawno w Science. „Mając to na uwadze, postanowiliśmy zbadać to zagadkowe zjawisko za pomocą kolejnych eksperymentów”.
Dwa genomy w różnych klastrach komórkowych
Wyniki były dość niezwykłe. Do tej pory zakładano, że samce żółtej szalonej mrówki mają te same dwa zestawy chromosomów we wszystkich komórkach swojego ciała. Jednak zespół był w stanie wykazać, że to założenie nie było poprawne. „Odkryliśmy, że samce mrówek mają genomy matczyne i ojcowskie w różnych komórkach swojego ciała, a zatem są chimerami. Innymi słowy, wszystkie samce mają dwa genomy, ale każda komórka ich ciała zawiera tylko jeden lub drugi z nich. genomów” podsumował Darras. Zwykle w wielokomórkowej formie życia – czy to człowieka, psa czy nietoperza – wszystkie komórki zawierają identyczny materiał genetyczny.
Zespół badawczy doszedł do wniosku, że samce żółtych szalonych mrówek to chimery: rozwijają się z zapłodnionych jaj, w których dwie rodzicielskie gamety w rzeczywistości się nie łączą. Zamiast tego jądra matczyne i ojcowskie dzielą się oddzielnie w obrębie tego samego jaja, co oznacza, że powstałe dorosłe samce mają obie rodzicielskie sekwencje DNA, ale w różnych komórkach ciała. Kiedy gamety się łączą, z komórki jajowej rozwija się królowa lub robotnica, w zależności od informacji genetycznej przenoszonej przez plemnik. Nie wiadomo jeszcze, jakie mechanizmy decydują o tym, czy dochodzi do fuzji gamet rodzicielskich.
Chimeryzm i żółta szalona mrówka: sposób rozmnażania nieznany wcześniej nauce
Chimery to osobniki, których komórki zawierają różne materiały genetyczne. Występują naturalnie w niektórych gatunkach, takich jak koralowce i żabnice, w których oddzielne osobniki mogą łączyć się w jedno. Chimeryzm można również znaleźć u ludzi i innych ssaków łożyskowych. Podczas ciąży matka i płód mogą wymieniać niewielką liczbę komórek, więc potomstwo zwykle ma kilka komórek zawierających ten sam materiał genetyczny co matka. Takie wymiany na małą skalę zachodzą również między bliźniakami w łonie matki. „W przeciwieństwie do tych znanych przypadków, chimeryzm żółtej szalonej mrówki nie wynika z fuzji dwóch oddzielnych osobników ani wymiany komórek między nimi. Zamiast tego proces ten ma swój początek w pojedynczym zapłodnionym jaju. To jest wyjątkowe” podsumował Darras. Dlatego rozwój samca żółtej szalonej mrówki wydaje się być sprzeczny z jednym z podstawowych praw biologicznego dziedziczenia, zgodnie z którym wszystkie komórki osobnika powinny zawierać ten sam genom.