60-летняя теория об эволюции муравьев, пчел и ос оказалась под вопросом

Ученые из Университета штата Аризона провели масштабное исследование, которое ставит под сомнение 60-летнюю теорию о том, почему у муравьев, пчел и ос развилась сложная социальная организация — эусоциальность. Результаты работы опубликованы в журнале Current Biology.

Эусоциальность — одна из самых совершенных форм социального устройства в природе. В таких колониях размножение разделено между маткой и рабочими особями, которые совместно выращивают потомство и выполняют специализированные роли. Все муравьи, медоносные пчелы и некоторые осы являются эусоциальными, тогда как у других насекомых (термитов, тлей, трипсов) этот образ жизни встречается крайне редко.

Долгое время главным объяснением считалась гаплодиплоидия — генетическая система, при которой самки развиваются из оплодотворенных яиц и имеют два набора хромосом, а самцы — из неоплодотворенных и имеют один набор. Теория предполагала, что из-за этого сестры генетически ближе друг к другу, чем к собственному потомству, что делает помощь в выращивании сестер эволюционно выгоднее производства собственных детей.

Команда под руководством аспиранта Сачина Суреша и профессора Тимоти Линксвейера проанализировала данные о поведении и генетике почти 69 000 видов насекомых, нанеся их на два крупнейших филогенетических древа. Первоначально результаты, казалось, подтверждали традиционную гипотезу: эусоциальность действительно чаще возникала у гаплодиплоидных насекомых. Однако более глубокий анализ показал, что почти весь этот статистический сигнал исходит от одной-единственной ветви — жалящих перепончатокрылых (Aculeata), к которым относятся осы, пчелы и муравьи.

«Люди обсуждают эту гипотезу уже около 60 лет. Было много теоретических предсказаний, но формальных сравнительных тестов на насекомых на удивление мало», — отметил Сачин Суреш.

Когда исследователи учли уникальную эволюционную историю этой группы, выяснилось, что гаплодиплоидные насекомые за ее пределами развивали эусоциальность с той же частотой, что и диплоидные. Таким образом, генетическая система сама по себе не является универсальным предиктором возникновения сложных обществ.

«Когда мы провели формальную проверку, то обнаружили, что реальной связи между генетической системой определения пола и эусоциальностью нет. Дело скорее в факторах окружающей среды и особенностях жизненного цикла насекомых», — пояснил Суреш.

Авторы предполагают, что ключевую роль сыграли другие биологические особенности жалящих перепончатокрылых — например, наличие жала, специализированное гнездовое поведение и иные черты, которые делали кооперацию более выгодной. Это исследование — один из самых полных эмпирических тестов фундаментальной идеи эволюционной биологии, показывающий ценность пересмотра устоявшихся теорий с помощью больших сравнительных наборов данных.