Канадские биологи из университета Макгилла в кооперации с коллегами из Аризонского университета (University of Arizona) провели необычный опыт с мурашами рода Pheidole (большеголовые муравьи).

Род этот – один из трёх крупнейших у муравьёв и отличается большим разнообразием (более тысячи видов). А ещё интересен он тем, что его представители делятся на две субкасты — «малые» и «большие» рабочие. Последние также именуются солдатами – они защищают входы колонии от захватчиков.

Рис. 1. Трудно поверить, но мы видим рабочих муравьёв одного вида. При необходимости мураши могут производить на свет суперсолдат-охранников, причём процесс этот можно искусственно спровоцировать (кадр McGill University).

Солдаты превосходят собратьев в первую очередь по размеру головы и челюстей. Но в восьми видах данного рода наблюдается ещё более интересная особенность – эпизодическое рождение так называемых суперсолдат, особей, превосходящих в размере даже муравья-солдата.

Рис. 2. Малый рабочий муравей и суперсолдат вида P. rhea, в котором суперсолдаты появляются естественным образом (кадр McGill University).

Гиганты изредка наблюдаются в некоторых колониях Pheidole в пустынях на юге США и в Мексике. Теперь же энтомологи обнаружили такие аномальные экземпляры в новых областях (например, на Лонг-Айленде).

Это подтолкнуло исследователей к рассуждениям о переменах в среде, стимулирующих появление новых признаков через целую цепочку воздействий. А после попыток воспроизвести такую цепь выяснилось, что рождение муравья-суперсолдата можно запрограммировать.

Рис. 3. Разнообразие солдат (SD) и суперсолдат (XSD) в колонии P. rhea. По вертикали – частота появления, по горизонтали – относительная масса тела (иллюстрация Rajendhran Rajakumar et al./ Science).

Учёные использовали метопрен — аналог естественного ювенильного гормона насекомых.

Применив его (местно) к личинкам нескольких видов муравьёв на критической стадии развития (когда ещё не была решена судьба особи – в какую субкасту рабочих она попадёт), авторы опыта успешно создали суперсолдат у видов P. morrisi, P. hyatti и P. spadonia.

Интересно, что виды эти достаточно далеко отстоят друг от друга на ветвях рода. Учёные заключили, что

гормональное воздействие на строго определённой стадии развития личинки активировало дремлющие гены, наследованные данными видами от далёких предков.

Рис. 4. Суперсолдат и малый рабочий из одной колонии Pheidole (фото с сайта telegraph.co.uk).

Один из авторов эксперимента Раджендран Раджакумар (Rajendhran Rajakumar) объясняет:

«Мы обнаружили древний „потенциал предков“ для развития новой субкасты суперсолдат, сохранённый по всему роду, развившемуся от 35 до 60 миллионов лет назад».

Получается, что

спящие возможности, практически не используемые родом в нынешнее время, сохраняются в геноме всех его видов как потенциальное сырьё для модификаций. Причём сохраняются десятки миллионов лет, но могут быть активированы сразу же, как только в них возникнет надобность (под давлением перемен в окружающей среде).

Ранее столь древние родовые черты, утверждают исследователи из Канады и США, недооценивались как источник эволюционной изменчивости и материала для естественного отбора, считались чуть ли не тупиком.

Подробности опыта изложены в статье:

Rajendhran Rajakumar, Diego San Mauro, Michiel B. Dijkstra, Ming H. Huang, Diana E. Wheeler, Francois Hiou-Tim, Abderrahman Khila, Michael Cournoyea, Ehab Abouhei Ancestral Developmental Potential Facilitates Parallel Evolution in Ants. – Science 6 January 2012: Vol. 335. – no. 6064. – pp. 79–82; DOI: 10.1126/science.1211451.