Муравьи, пчелы и прочие перепончатокрылые насекомые "изобрели" кастовый строй из-за недостатка пищи и заботы о потомстве. Об этом ученым "рассказали" особые изменения в их генах, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

"Мы давно хотели узнать, что заставляет королев откладывать яйца, и почему все остальные их сестры превращаются в стерильных рабочих особей. Мы обнаружили, что переключения между этими ролями связаны с геном ILP2, который управляет метаболизмом. Если пищи совсем мало, то особь просто не может позволить себе продолжить род", — рассказывает Дэниел Кронауэр (Daniel Kronauer) из университета Рокфеллеров в Нью-Йорке (США).

Колонии многих видов общественных насекомых состоят из нескольких каст, выполняющих различные задачи. Так, рабочие особи ухаживают за потомством и кормят колонию, солдаты защищают ее, а половозрелые самки и самцы участвуют в воспроизводстве населения.

История появления подобного "кастового строя" уже много лет остается предметом споров среди эволюционистов. Пока не совсем понятно, что заставило предков муравьев и прочих перепончатокрылых насекомых отказаться от размножения и стать добровольными рабами для одной или нескольких "избранных" особей.

Кронауэр и его коллеги выяснили, как появилось подобное социальное "расслоение" среди общественных членистоногих, наблюдая за тем, какие гены были особенно активны в клетках мозга у рабочих особей и маток муравьев вида Ooceraea biroi.

Эти насекомые необычны тем, что в их колониях нет рабочих и королев – все их обитатели могут производить потомство, причем делать это без помощи самцов. Когда они откладывают яйца, они "переключаются" на роль рабочих, заботясь о своих и чужих личинках.

Пытаясь понять, что заставляет их поступать подобным образом, генетики изучили то, какие гормоны и сигнальные молекулы присутствуют в мозге Ooceraea biroi во время подобных фаз их жизни, и сравнили их с тем, какие гены активны в нейронах маток и рабочих особей других видов муравьев.

Как оказалось, всех размножающихся муравьев объединял один фактор – высокий уровень активности гена ILP2, отвечающего за сборку одной из версий инсулина. Этот участок ДНК, как объясняют ученые, управляет скоростью метаболизма в организме насекомых и, похоже, имеет массу других функций в организме муравьев.

К примеру, появление личинок в муравейнике заметным образом снижало активность этого гена и заставляло насекомых активнее искать пищу. В свою очередь, исчезновение или массовая смерть молодняка, наоборот, повышали концентрацию молекул ILP2 и переводили муравьев в "режим размножения".

Дальнейшие наблюдения за жизнью Ooceraea biroi показали, что не все муравьи реагируют на личинок одинаковым образом. Часть из них особенно сильно понижала уровень инсулина при появлении молодняка, а другие, наоборот, почти не реагировали на них и продолжали откладывать яйца.

Как полагают ученые, подобные небольшие различия присутствовали и среди предков муравьев, и их постепенное усиление привело к расслоению их колоний на две группы – бесполых рабочих особей и маток. Аналогичным образом могли возникнуть касты и у других социальных насекомых, в том числе пчел и термитов.

https://ria.ru/science/20180726/1525412959.html