Энтомологи обнаружили вид муравьев без самцов и рабочих особей

Энтомологи обнаружили, что у японских муравьев Temnothorax kinomurai нет самцов и рабочих особей. Этот вид состоит исключительно из маток, которые размножаются партеногенетически, откладывая неоплодотворенные яйца. Как отмечается в статье в журнале Current Biology, это первый известный пример, когда муравьи отказываются сразу от двух из трех основных каст. Вероятно, необычная жизненная стратегия T. kinomurai связана с тем, что он является социальным паразитом: матки этого вида захватывают колонии родственного вида T. makora, убивая маток и часть рабочих особей, после чего заставляют выживших рабочих заботиться о собственном потомстве.

Для большинства видов муравьев характерно наличие трех основных каст: маток (размножающихся самок), (неразмножающихся самок) и самцов. Последние живут недолго и умирают вскоре после спаривания. Однако в редких случаях одна из этих каст может отсутствовать. Например, некоторые муравьи обходятся без самцов. Матки у них размножаются путем партеногенеза — откладывают неоплодотворенные яйца, из которых появляются новые матки и рабочие особи. А среди муравьев-инквилинов — они подселяются в чужие муравейники и живут за счет хозяев — есть виды, у которых есть только матки и самцы, но нет рабочих.

Энтомолог Кейко Хамагучи (Keiko Hamaguchi) из Исследовательского института лесоводства и лесной продукции в Киото и ее коллеги описали еще более экстремальный пример редукции числа каст у муравьев. В центре их внимания оказался редкий вид Temnothorax kinomurai, который известен лишь из девяти локаций в Японии. T. kinomurai относится к числу . У этого вида муравьев молодая матка проникает в небольшую колонию родственного вида T. makora и с помощью жала убивает матку и часть рабочих особей. Затем она откладывает яйца и выращивает в захваченном гнезде собственное потомство, в чем ей помогают выжившие рабочие вида-хозяина.

Согласно предыдущим , в захваченных T. kinomurai колониях T. makora присутствуют от одной до трех маток-узурпаторш и по несколько десятков рабочих вида-хозяина. Также было установлено, что матки T. kinomurai полиморфны: часть из них изначально обладают крыльями, но впоследствии теряют их (гиноморфные), а часть изначально лишены крыльев (интерморфные). При этом ни самцов, ни рабочих особей T. kinomurai никто никогда не видел. Это заставило энтомологов предположить, что данный вид состоит исключительно из партеногенетических маток двух типов.

Чтобы проверить эту идею, Хамагучи и ее соавторы в 2022–2024 годах собрали в природе шесть захваченных T. kinomurai колоний T. makora и разместили их в пластиковых контейнерах в лаборатории. В неволе в этих колониях появились 43 молодые особи T. kinomurai. Среди них были 24 гиноморфные и 19 интерморфных маток, но ни одного самца и ни одной рабочей особи. На следующем этапе исследователи позволили всем 43 маткам T. kinomurai, появившимся на свет в лаборатории, проникнуть в колонии или группы рабочих T. makora. Большинство из них были убиты рабочими особями вида-хозяина или умерли за пределами их гнезд. Однако маток — три гиноморфные и четыре интерморфные — сумели захватить колонии T. makora и дали начало потомству. В общей сложности они отложили 57 неоплодотворенных яиц, из которых появились 41 гиноморфная и 16 интерморфных самок. Ни одного самца и ни одной рабочей особи эти матки не произвели.

Дополнительный анализ показал, что по диаметру сперматек — органов для хранения спермы — матки T. kinomurai значительно уступают маткам вида-хозяина T. makora. Судя по всему, у T. kinomurai сперматеки рудиментарны. Никаких следов спермы авторы в них ни разу не находили.

Полученные результаты подвтерждают, что у T. kinomurai нет ни самцов, ни рабочих особей, и весь этот вид состоит исключительно из маток, которые размножаются партеногенетически, откладывая неоплодотворенные яйца. По словам исследователей, такая жизненная стратегия уникальна среди муравьев. Хотя некоторые партеногенетические виды этих насекомых избавились от самцов, а некоторые инквилины утратили рабочих особей, до сих пор не было известно ни одного вида, который лишился бы и самцов, и рабочих одновременно. Авторы подчеркивают, что другие виды из рода Temnothorax, как свободноживущие, так и социальные паразиты, размножаются привычным образом, с участием самцов.

По словам Хамагучи и ее коллег, теоретически T. kinomurai мог произойти от обособленной эволюционной линии T. makora, которая освоила партеногенез и перешла к социальному паразитизму в колониях вида-предка. Однако филогенетический анализ указывает, что T. kinomurai состоит в ближайшем родстве с другим видом — еще более редким муравьем-рабовладельцем T. bikara, который паразитирует на T. spinosior, сестринском виде T. makora. Авторы полагают, что T. kinomurai может происходить от предка-рабовладельца, который утратил рабочих особей. При этом переход T. kinomurai к партеногенезу, вероятно, связан с тем, что шансы матки этого вида на захват колонии T. makora малы и даже в случае успеха помогать ей с выращиванием потомства будет лишь небольшое количество рабочих вида-хозяина. В таких условиях маткам становится выгодно экономить на производстве самцов и тратить больше ресурсов на новых маток.

Ранее энтомологи выяснили, как паразитические муравьи Lasius orientalis и L. umbratus захватывают чужие колонии. Матки этих насекомых проникают в гнезда муравьев L. flavus и L. japonicus соответственно и многократно опрыскивают их маток муравьиной кислотой. В результате рабочие особи вида-хозяина начинают воспринимать собственную мать как угрозу и убивают ее, а место матери занимает паразитическая матка.