Născute pentru a deveni regine: supergena care le oferă furnicilor de foc un avantaj în conducerea coloniei

Unele furnici de foc au șanse mai mari să devină regine datorită unei particularități genetice care le favorizează creșterea. Este vorba despre o „supergenă”, un ansamblu de peste 500 de gene moștenite împreună, care poate influența dimensiunea corpului și, implicit, rolul pe care o furnică îl va avea în colonie.

Descoperirea aparține unei echipe internaționale de cercetători, care a analizat furnicile de foc din genul Solenopsis. Studiul, publicat în revista științifică Proceedings of the Royal Society B, arată cum o anumită variantă genetică poate crește probabilitatea ca unele exemplare să ajungă regine reproducătoare.

În coloniile de furnici există două tipuri principale de organizare: unele au o singură regină, în timp ce altele pot avea mai multe. Acestea din urmă sunt cunoscute drept colonii poliginice. Cercetătorii au încercat să afle de ce apare această diferență și ce rol joacă supergena în stabilirea ierarhiei din interiorul mușuroiului.

Supergena care le oferă furnicilor de foc un avantaj

Secretul se află în două versiuni ale supergenei, notate cu literele B și b. Prima este varianta originală, asociată în mod obișnuit cu existența unei singure regine în colonie. Cea de-a doua, b, este întâlnită frecvent în coloniile care au mai multe regine. Fiecare furnică moștenește câte o copie a acestei regiuni genetice de la fiecare părinte. Astfel, poate avea una dintre combinațiile BB, Bb sau bb.

Varianta b are însă o particularitate: se transmite mai frecvent decât ar fi de așteptat în mod normal. Geneticienii numesc acest fenomen „element genetic egoist”, deoarece secvența favorizează propria transmitere către generațiile următoare.

Cele două variante diferă nu doar prin structura ADN-ului, ci și prin modul în care secvențele genetice sunt organizate și reglate. Dacă anumite gene din această regiune influențează creșterea sau dezvoltarea castelor, furnicile care poartă varianta b pot avea un avantaj în dobândirea unui rol reproductiv.

„Le numim supergene deoarece genele sunt strâns legate între ele și sunt moștenite împreună, aproape ca și cum ar fi o singură genă de mari dimensiuni”, a explicat Brendan Hunt, profesor asociat în cadrul Departamentului de Entomologie al Colegiului de Științe Agricole și de Mediu de la Universitatea din Georgia, Statele Unite, și coautor al studiului.

Cercetătorii au urmărit să afle dacă această supergenă influențează și procesul de creștere al furnicilor.

Citește și: Furnicile „detectiv” pot mirosi cancerul mai bine decât câinii. Descoperirea surprinzătoare a oamenilor de știință

Rolul unor hormoni care controlează dezvoltarea insectelor

Într-o colonie de furnici de foc, majoritatea exemplarelor sunt lucrătoare. Acestea adună hrana, apără cuibul și îngrijesc larvele. Reginele sunt, de regulă, mult mai mari și au un rol esențial: reproducerea și transmiterea materialului genetic către generația următoare.

Oamenii de știință știau deja că dezvoltarea unei furnici și transformarea ei în lucrătoare sau regină sunt influențate de mai mulți factori, printre care alimentația, condițiile de mediu și interacțiunile cu celelalte membre ale coloniei.

Pentru a înțelege mai bine mecanismul, echipa s-a concentrat asupra hormonului juvenil, o substanță care contribuie la reglarea dezvoltării insectelor.

Spre deosebire de alte animale, la care creșterea este influențată în principal de etapele de dezvoltare, furnicile de foc pot ajunge la dimensiuni mai mari dacă petrec mai mult timp hrănindu-se în stadiul larvar, înainte de a deveni adulte.

Cercetătorii au folosit metoprenul, o substanță care imită acțiunea hormonului juvenil, pentru a observa dacă furnicile purtătoare ale supergenei reacționează diferit la stimularea hormonală.

Rezultatele au arătat că ambele grupuri de furnici au răspuns în mod asemănător la tratament și au putut ajunge la același interval general de dimensiuni. Totuși, exemplarele care aveau supergena au fost întâlnite mai frecvent în rândul furnicilor de talie mare.

„În rândul lucrătoarelor de dimensiuni mici, aproximativ jumătate aveau această variantă genetică. Proporția a crescut la aproximativ 65% în cazul lucrătoarelor mai mari și a ajuns între 75% și 83% în rândul reginelor”, a explicat Brendan Hunt.

Cu alte cuvinte, toate furnicile aveau potențialul de a atinge dimensiunile maxime, însă cele care purtau supergena aveau șanse mai mari să crească mai mult.

Cum poate o supergenă să transforme o furnică în regină

Dimensiunea corpului joacă un rol important în stabilirea caste­i unei furnici, adică în determinarea statutului său de lucrătoare sau de regină. Prin urmare, avantajul de creștere oferit de supergenă ar putea spori probabilitatea ca purtătoarele variantei b să devină regine reproducătoare.

„Acest lucru evidențiază faptul că, printr-un mecanism de dezvoltare legat de dimensiunea corpului, un element genetic poate modifica destinul unei caste și, practic, poate «păcăli» sistemul pentru a ajunge regină”, a declarat Hunt.

În genetica evolutivă, un astfel de mecanism este asociat conceptului de „element genetic egoist”. Acesta descrie o secvență de ADN care își favorizează propria transmitere, chiar dacă avantajul nu se reflectă neapărat în beneficiul întregului organism.

Haolin „Horace” Zeng, unul dintre autorii cercetării, a explicat mecanismul din perspectiva transmiterii genelor: „Dacă vrei să transmiți o genă mai departe, cel mai logic este să devii regină. Nu te ajută cu nimic să fii lucrătoare”.

Descoperirea arată cât de strâns sunt legate genetica, hormonii și mediul în dezvoltarea furnicilor de foc. Supergena nu determină singură destinul unui exemplar, dar îi poate oferi un avantaj în procesul care stabilește dacă va deveni lucrătoare sau regină.

Cercetările viitoare ar putea clarifica mai bine modul în care această particularitate genetică influențează organizarea coloniilor și evoluția speciei.

Citește și: Genele „săritoare” ar putea explica de ce furnicile s-au diversificat atât de mult după dispariția dinozaurilor