Wissenschaftler der Queen Mary University of London haben entdeckt, dass sich eine neue Form der Ameisengesellschaft über Arten hinweg ausgebreitet hat. Sie fanden heraus, dass, nachdem sich die neue Gesellschaftsform in einer Spezies entwickelt hatte, ein „soziales Supergen“, das die Anweisungen für die neue Gesellschaftsform trug, sich auf andere Arten ausbreitete. Diese Ausbreitung erfolgte durch Hybridisierung, dh Vermehrung zwischen Ameisen verschiedener Arten. Dieses unwahrscheinliche Ereignis bietet eine alternative Lebensweise und macht die Ameisen erfolgreicher, als wenn sie nur die ursprüngliche soziale Form hätten.
Rote Feuerameisen hatten ursprünglich nur Kolonien mit einer Königin. Das Team entdeckte zuvor, dass sich vor etwa einer Million Jahren eine neue soziale Form entwickelte, in der Kolonien Dutzende von Königinnen haben konnten. Eine bestimmte Version eines großen Chromosomenabschnitts, das sogenannte „soziale Supergen“, enthält die genetische Information, die notwendig ist, damit die Arbeiterinnen mehr als eine Königin akzeptieren. Die neue Studie, die heute in veröffentlicht wurde Naturkommunikationanalysierten die gesamten Genome oder Befehlssätze von 365 männlichen Feuerameisen, um die Evolution des sozialen Supergens zu untersuchen, und fanden heraus, dass dieselbe Version dieses Chromosoms in mehreren Feuerameisenarten vorhanden ist.
Die Übertragung großer Mengen genetischer Informationen zwischen Arten ist aufgrund genetischer Inkompatibilitäten selten. In diesem Fall überwogen jedoch die Vorteile mehrerer Königinnen die Inkompatibilitäten, und das genetische Material breitete sich immer wieder auf andere Arten von der einen Ursprungsart aus, in der sich diese neue Gesellschaftsform entwickelte. Die Gesellschaftsform mit mehreren Königinnen hat in mehreren Situationen Vorteile. Zum Beispiel hat eine Kolonie mit mehreren Königinnen mehr Arbeiterinnen und kann daher eine Kolonie mit nur einer Königin übertreffen. Darüber hinaus ist es bei einer Überschwemmung weniger wahrscheinlich, dass eine Kolonie mit mehreren Königinnen königinnenlos wird.
Dr. Yannick Wurm, Dozent für Evolutionäre Genomik und Bioinformatik an der Queen Mary University of London und Fellow des Alan Turing Institute, sagte: „Diese Forschung zeigt, wie sich evolutionäre Innovationen über Arten hinweg ausbreiten können. Sie zeigt auch, wie Evolution auf der Ebene der DNA funktioniert und Chromosomen.
„Es war unglaublich überraschend zu entdecken, dass andere Arten durch Hybridisierung eine neue Form der sozialen Organisation erlangen konnten. Die Supergenregion, die Kolonien mit mehreren Königinnen hervorbringt, ist ein großes Stück Chromosom, das Hunderte von Genen enthält. Die vielen Teile eines Genoms entwickeln sich zu arbeiten auf fein abgestimmte Weise zusammen, daher ist es kompliziert und ziemlich selten, plötzlich eine Mischung mit verschiedenen Versionen vieler Gene einer anderen Art zu haben.
„Anstatt zusätzliche Königinnen zu exekutieren, wie es in einer Kolonie mit einer einzigen Königin der Fall wäre, führt die neue Version des Supergens dazu, dass Arbeiterinnen mehrere Königinnen akzeptieren Teile der supergenen Region, zu diesen Verhaltensänderungen führen. Dies wird auch dazu beitragen, weitere Lücken in unserem Verständnis von Evolutionsprozessen zu schließen.“
Rodrigo Pracana, ein Hauptautor der Studie, ebenfalls an der Queen Mary University of London, fügte hinzu: „Unsere Studie zeigt, wie eine detaillierte Analyse einer großen Anzahl wilder Tiere überraschende neue Erkenntnisse darüber liefern kann, wie die Evolution funktioniert.“
Das Team von Queen Mary gehörte zuvor zu den ersten weltweit, die groß angelegte DNA-Sequenzierungsansätze auf wilde Insekten anwandten – wodurch sie eines der ersten bekannten Supergene entdecken konnten.
Rote Feuerameisen sind in Südamerika beheimatet und für ihren schmerzhaften Stich berüchtigt. Eine dieser Arten ist in vielen anderen Teilen der Welt bekannt, wo sie aufgrund ihrer Aggressivität und hohen Populationsdichte zu einem invasiven Schädling geworden ist. Bemühungen, die Ausbreitung dieser Art einzudämmen, waren weitgehend erfolglos, wie der lateinische Name andeutet. Solenopsis invictawas „der Unbesiegbare“ bedeutet.
Stolleet al. Wiederkehrende adaptive Introgression einer supergenen Variante, die die soziale Organisation bestimmt, Naturkommunikation (2022).