Насекомые помогли раскрыть эволюционный парадокс Дарвина

Международная группа учёных пролила свет на эволюционный парадокс, который давно терзал умы биологов: почему некоторые виды животных в случае необходимости начинают заботиться о чужом потомстве, вместо того чтобы "плодиться и размножаться" самим.

Наблюдение за поведением общественных насекомых – один из способов проникнуть в тайны альтруистической загадки. Доктор Уильям Хьюз (William Hughes) из университета Лидса (University of Leeds) и его коллеги опубликовали в журнале Science результаты наблюдений за несколькими группами перепончатокрылых (Hymenoptera).

Напомним, что представители этого отряда – пчёлы, муравьи, осы и ряд других видов – поддерживают строгое разделение труда. Например, когда царица откладывает яйца, рабочие обеспечивают их питанием и защитой.

В чём же причина такого самопожертвования, и почему "трудяги" не пытаются спариться с дочерьми матки? Чарльз Дарвин описал эту необъяснимую рефлексию в "Происхождении видов" как "фундаментальный парадокс", способный подвергнуть сомнению всю эволюционную теорию.

Ещё в 1964 году известный британский специалист по социальной кооперации у животных Уильям Хамильтон (William Hamilton) предположил, что особь может быть эволюционно успешной, не передавая свои гены напрямую, а помогая воспитывать чужих отпрысков в ходе так называемого "родового отбора" (kin selection).

Суть предложенного объяснения в том, что, жертвуя собственными интересами, "альтруисты" способствуют передаче потомству генов, общих для их родовой группы. То есть, заботясь о "чужих" наследниках, они могут обеспечить воспроизводство и своего в том числе генетического материала.

В ходе исследования была проведена реконструкция "семейного древа" 267 особей различных видов общественных насекомых. Для каждой особи учёные пытались выяснить, является она моно- или полигамной (фото William Hughes).

Как водится, многие были не согласны с такой постановкой вопроса. Например, доктор Эдвард Уилсон (Edward Wilson) из Гарварда (Harvard University) – мы уже писали о его масштабном проекте "Энциклопедия жизни". Он, в частности, полагал, что наличие генов, которые можно передать с помощью близкородственной особи, не играет существенной роли: сама потребность в поддержании социальных взаимоотношений диктует заботу о чужом потомстве.

До сих пор ни та, ни другая точка зрения не находили подтверждения. Но существовал шанс их проверить с помощью общественных насекомых: если бы внутри родственной группы они были моногамны (одна самка спаривается с одним самцом), то это подтвердило бы генетическую теорию альтруизма, а если нет – социальную.

Дело в том, что у перепончатокрылых существует необычный механизм наследования половых признаков: у мужских организмов один хромосомный набор, а у женских два – материнский и отцовский, как у людей.

Такой принцип наследования приводит к очень высокой степени родства между "сёстрами" – в случае моногамии ими наследуется хромосомный набор одного отца.

Самки переносят "общий" аллель – от одного трутня – и женскому и мужскому потомству. В результате степень родства среди рабочих пчёл крайне высокая – 75% (иллюстрация с сайта biologie.uni-halle.de).

Доктору Хьюзу удалось выяснить, что в основе каждой "семьи" – большой родственной группы насекомых – лежат моногамные отношения.

По мнению авторов исследования, это означает, что "социальность" поддерживается именно кровными узами: рядовые пчёлы и муравьи не стремились спариться со своими сёстрами, поскольку у них была одинаковая генетическая комбинация. Впоследствии, когда сестра могла стать маткой, этот набор всё равно передался бы потомству.

Это открытие является продолжением исследования, в котором Хьюз впервые обосновал и доказал своего рода наследственную передачу власти у муравьёв.

Выводы авторов новой работы уже заслужили противоречивые отклики.

Канадский биолог Бернар Креспи (Bernard Crespi) из университета Саймона Фрейзера (Simon Fraser University) считает, что полученные результаты – настоящая веха в изучении эволюционных оснований заботы о сородичах. А Джейми Хант (Jamie Hunt) из университета Северной Каролины (North Carolina State University), напротив, думает, что в анализе поведения насекомых есть "серьёзные пробелы", поскольку установлено лишь существование корреляции между моногамией и общественным устройством.

Да и сам профессор Уилсон пока не согласен поступиться своими взглядами: "Была проделана великолепная работа, но она не доказывает, что именно моногамия предрасполагает к социальным взаимоотношениям".

Тем не менее авторы исследования убеждены: моногамия и необходимая при таком способе размножения кооперация были ключом к эволюции общественных насекомых.

Читайте также о том, как функционирует альтруизм у крыс, или о том, что муравьи всё же не все "на одно лицо", а накапливают индивидуальный опыт.

В ходе исследования была проведена реконструкция "семейного древа" 267 особей различных видов общественных насекомых. Для каждой особи учёные пытались выяснить, является она моно- или полигамной (фото William Hughes).

Самки переносят "общий" аллель – от одного трутня – и женскому и мужскому потомству. В результате степень родства среди рабочих пчёл крайне высокая – 75% (иллюстрация с сайта biologie.uni-halle.de).