Их мягкие, рыхлые тела исчислялись тысячами, их длина составляла всего несколько миллиметров. Даже под микроскопом мужчины и женщины были едва различимы, но Тошихиса Ясиро уже начала считать. Сотни термитов в переписи, сомнения Ясиро наконец начали исчезать - не было найдено ни одного мужчины.
Сегодня в журнале BMC Biology исследовательская группа Yashiro сообщает об обнаружении естественных полностью женских колоний термитов в южных регионах Японии, представляющих первые известные бесполые популяции термитов в мире.
Сначала в это было трудно поверить. «[Очень похоже на] равноправие полов в людях, в термитных колониях обычно одинаковое количество мужчин и женщин», - объясняет Ясиро, биолог из Сиднейского университета. «И мужчины, и женщины работают одинаково, чтобы общество функционировало».
Во время полевых работ на побережье Японии Ясиро и его коллеги с удивлением наткнулись на несколько популяций термитов Glyptotermes nakajimai, которые выглядели исключительно женскими. Единственный способ выжить в этих колониях - бесполое размножение, но бремя доказывания Ясиро было огромным. Чтобы проверить эту теорию, ему пришлось бы тщательно исключить присутствие самцов в колониях тысяч насекомых.
Так Ясиро и его команда начали считать. В течение полутора лет исследователи разделили тысячи крошечных термитов на десяти полевых участках, простирающихся вдоль материковой части Японии и нескольких прилегающих островов. Не потребовалось много времени, чтобы появились географические различия. На Хонсю, самом большом и самом густонаселенном острове Японии, а также на прибрежных островах Амами-Осима, Окинава и Огасавара, типичный гендерный баланс пятьдесят на пятьдесят был нетронутым. Но на Сикоку и Кюсю - двух меньших из четырех главных островов Японии - парни исчезли.
Хотя Яширо и его коллеги обследовали более 100 человек из каждой из 74 различных колоний, они должны были быть уверены. К счастью для исследователей, однажды королева термитов успешно спаривается, она носит этот значок на всю жизнь в виде небольшого мешочка для хранения спермы. Когда команда открыла эти крошечные клады, они обнаружили, что в то время как смешанные половые колонии возглавлялись королевами с запасом спермы, леди-монархи всех кланов женского пола несли только пустые танки.
Зрелая термитная королева в окружении рабочих и солдат. (CSIRO / CC BY 3.0) Чтобы дополнительно подтвердить бесполое размножение, исследователи обратились к исследованию яиц - сотни из них. В то время как почти половина яиц от смешанных полов была осеменена, не было найдено ни одного оплодотворенного яйца из полностью женской колонии. Несмотря на это, яйца в обеих популяциях насиживаются примерно одинаково. Самые южные районы материковой части Японии, по-видимому, поддерживали только неконтактных девственных термитов - и они процветали.
Ребека Розенгаус, социобиолог и специалист по поведенческим экологам в Северо-Восточном университете, которая не была связана с исследованием, говорит, что она была «впечатлена», оценивая работу как «тщательную» и «очень всеобъемлющую». «Ни одно исследование в прошлом [не описывало] полная ликвидация самцов », - добавляет она. «Это совершенно новое и захватывающее».
Термиты никогда не были особенно романтичны (с их склонностями к жеванию дерева они, возможно, самые крошечные домашние вредители). Но на самом деле большинство термитов моногамны. Когда мужчины и женщины достигают половой зрелости, они отправляются в брачный полёт в поисках подходящей недвижимости для своей будущей семьи, только создавая союз после того, как они поселяются в своих новых квартирах. Здесь недавно помазанный король и королева будут собирать армию рабочих и будущих королевских особ, разделенных на касты, похожие на те, которые видны у пчел.
Хотя социальные структуры термитов и пчел имеют поразительное сходство, эти две линии эволюционно далеки. Термиты (которые технически являются типом тараканов), по-видимому, развивали свои монархические тенденции независимо друг от друга, и существуют дополнительные различия между видами. Например, термиты нанимают и мужчин, и женщин-солдат, в то время как вся рабочая сила в улье - женщина - легион сестер, которые служат под занятой королевой, по сути, без участия немногих безжалостных мужчин.
Этим сообществам, благоприятствующим женщинам, способствует необычный способ, которым, как известно, пчелы размножаются половым путем. В отличие от человеческого (и большинства термитного) потомства, которое наследует гены от каждого родителя, дающего XX самок и XY самцов, пчелы могут выводиться как из оплодотворенных яиц, так и из неоплодотворенных яиц. Потомки из неоплодотворенных яиц получают только хромосомы от своей матери, создавая самцов XO с вдвое меньшим количеством хромосом, чем их самок. Таким образом, у большинства пчел самки могут выводиться только из оплодотворенных яиц, а все оплодотворенные яйца вылупляются самками, что требует буквального вклада самцов для поддержания вида.
Тем не менее, в последние годы было выявлено несколько линий пчел, которые выводят самок из неоплодотворенных яиц, удваивая хромосомы мамы. Это простое переключение может иметь серьезные последствия, так как самки теперь рождают самок без необходимости охотиться на сперму, что позволяет некоторым популяциям пчел размножаться без самцов. Похоже, что термиты могут участвовать в подобном размножении без сперматозоидов, но в отличие от улья, термитная колония, которая уничтожала самцов, могла полностью разрушить существовавшую ранее социальную структуру.
«Это поразительно, что ... самцы не важны для поддержания обществ животных, в которых они ранее играли активную социальную роль», - говорит Яширо. И, как отмечает энтомолог из Университета штата Вашингтон Лора Лавин, мы не совсем незнакомы с термитами. Почему потребовалось так много времени, чтобы найти ужасающих амазонок в мире насекомых?
Несколько колоний диких термитов ранее размножались бесполым путем, но считается, что такое поведение в колониях смешанного пола помогает предотвратить инбридинг между плодородными королями и их собственным потомством. Королевы имеют возможность высиживать неоплодотворенные яйца в новых королевах, но в конце дня большинство термитов остаются прелюбодеями в хорошую погоду. После беспорядочных побуждений королевы обычно воссоединяются со своими королями.
Тот факт, что большинство термитов еще не перешли в целомудрие, может быть связано с эволюционным преимуществом полового размножения. Оказывается, секс полезен для поддержания здоровья колонии. Смешивание генов обоих родителей приводит к разнообразию в популяции, что очень удобно, когда возникают экстремальные обстоятельства, такие как болезнь или изменение окружающей среды.
Термиты устремляются к поврежденному участку гнезда, чтобы починить дыру. (Министерство сельского хозяйства США / Скотт Бауэр) Так почему же все женское население эволюционировало вообще? Чтобы разгадать ответ, Яширо и его коллеги безразлично столкнулись с бесполыми и сексуальными термитами. Когда они измерили количество солдатских термитов из колоний, состоящих только из женщин и смешанных полов, исследователи обнаружили, что неудивительно, что в колониях, состоящих только из женщин, они выглядели намного более похожими. Но в этом случае однородность не обязательно была плохой вещью.
С их относительно небронированными телами термиты не созданы для наступления. Вместо этого, когда колония подвергается нападению, основной способ защиты насекомого часто заключается в заглушении входов в их гнезда своими головами. Разнообразие размеров головы на самом деле может быть бременем, а не благом, а это означает, что потеря самцов могла на самом деле дать этим женщинам-бойцам возможность пережить нападение.
Поскольку разнообразие обеспечивает критически важную защиту от микробных инфекций, Розенгаус говорит, что для будущей работы будет важно выяснить, насколько восприимчивы эти разные группы к болезням. Возможно, что бесполые колонии, состоящие исключительно из женщин, сохранились только в Сикоку и Кюсю, потому что эти регионы не так изобилуют термитными патогенами, добавляет Лавин, которая не участвовала в новом исследовании, - но эта теория еще не проверена.
Почему колонии делятся на бесполые и сексуальные сообщества в первую очередь, никто не знает. Основываясь на генетических данных, Яширо и его команда указывают на разрыв в родословных термитов примерно 14 миллионов лет назад. Но поскольку эти две популяции все еще существуют бок о бок, «мы можем быть свидетелями эволюции в действии», говорит Розенгаус.
Поскольку эти группы колоний географически разделены, они, вероятно, больше не смешиваются - и даже возможно, что в будущем может возникнуть совершенно новый вид, состоящий исключительно из одиноких дам.
На данный момент две популяции технически все еще находятся в одном и том же виде, но это открытие, вероятно, не будет последним в своем роде. Женские виды со всего животного царства придумали хитрые способы сделать это в одиночку. Термиты могут быть известны тем, что обедали на пиломатериалах, но можно с уверенностью сказать, что не всем женщинам нужен лес.
