Общественная хромосома: Царицы генов
Огненные муравьи выглядят совершенно непохоже на людей. Но стоит вглядеться в них повнимательней — и мы обнаружим у них два возможных вида общественной организации, столь же известные и столь же непримиримые, как у нас — монархию и олигархию. Генетики давно подозревали, что выбор той или иной формы общества определяется у муравьев наследственностью — возможно, вариациями какого-то одного гена.
Однако недавние исследования показали, что ситуация намного сложнее, и общественная организация муравьев определяется общим действием целого «комплекта» из порядка 600 генов. Общее расположение и скоординированное действие этих генов позволяет ученым говорить о своего рода «социальной хромосоме» — подобно половой хромосоме у людей.
Разница между двумя видами муравьиных сообществ — моногинным и полигинным — определяется, разумеется, их крылатыми королевами, единственными способными к половому размножению самками в многочисленных колониях. В одном случае оплодотворенная королева покидает родной муравейник и может преодолевать большие расстояния, прежде чем основать собственную колонию, начав откладывать яйца и питая личинок собственными жировыми запасами, пока те не вырастут в нормальных рабочих особей. Так она буквально «с нуля» создает собственное королевство и становится в нем единственной хозяйкой, а рождающиеся новые юные королевы встречаются весьма агрессивно и убиваются подданными.
Полигинное сообщество подразумевает больше плюрализма. В нем нормально сосуществуют несколько королев, каждая из которых не столь крупна и нуждается во взрослых подданных, чтобы основать свою колонию. Они могут объединять нескольких «толерантных» королев из соседних гнезд — и только появление грозной моногинной королевы встречается в штыки, и ее устраняют всем августейшим семейством.
В 1998 г. энтомолог Кеннет Росс (Kenneth Ross) показал, что полигинные и моногинные муравьи имеют различные варианты гена Gp-9: моногинные несут две одинаковые его аллели (копии), у полигинныех как минимум одна аллель имеет мутацию. На первый взгляд, все выглядело совершенно ясным. Тем более что ген этот определяет работу важного обонятельного рецептора, а ведь именно обоняние служит основным языком общения между муравьями и определяет работу системы меток, в том числе «свой-чужой».
С другой стороны, трудно было согласиться, что вариация всего в одной аллели одного гена может иметь столь значительный эффект, ведь полигинные самки отличаются от моногинных и по запаху, и по способности производить яйца, и по размерам, и по агрессивности. Уже тогда ученые предположили существования целого кластера согласованно действующих генов.
Необходимые эксперименты были закончены недавно группой швейцарского профессора Лорента Келлера (Laurent Keller). Ученые провели генетический анализ порядка 500 поколений потомков моно- и полигинных королев, обращая особое внимание на содержимое одной пары хромосом, несущей тот самый ген Gp-9.
Идея состояла в том, что если группа соседствующих генов должна выполнять тесно связанные функции, между их хромосомами практически не происходит рекомбинации — обмена участками ДНК. Генотип сам оберегает их связность. Сниженная рекомбинация характерна, к примеру, для половых хромосом: обмен участками между мужской и женской существенно затруднен.
И действительно: группа из примерно 600 генов, окружающих Gp-9, продемонстрировала почти полное отсутствие рекомбинации, вполне обычной для других хромосом. Кластер этих генов — своего рода «суперген». Он занимает более половины общей длины хромосомы и определяет практически все из многочисленных различий между моногинными и полигинными сообществами и особями у огненных муравьев.
По публикации ScienceNOW