2019-04-16 06:30:02
昆虫学家揭露佛罗里达火蚁螳螂母系

在大多数殖民地,蚂蚁为一个生殖女王服务,但这并不总是蚂蚁社会运作的方式。

佐治亚大学的研究人员发现了热带火蚁的殖民地,这些火蚁原产于佛罗里达州和佐治亚州沿海地区,与多个皇后一起茁壮成长,并且靠近同一物种的单王后殖民地。

“两种截然不同的社会结构的共存让我着迷,”基普拉齐说。 “我必须了解更多。”

Lacy目前是洛克菲勒大学的研究生,但于2018年获得UGA农业与环境科学学院昆虫学硕士学位,曾与田纳西大学的UGA火灾研究员Ken Ross和DeWayne Shoemaker一起分离并记录多皇后殖民地。

他们的工作将出现在2019年4月的Current Biology上。此处提供该论文的在线版本。

Lacy与位于佛罗里达州盖恩斯维尔的美国农业部农业研究局的同事合作,帮助寻找和隔离覆盖佛罗里达州高速公路的肩部和中部的本地火蚁群落。

在这些地区,他们发现多皇后“polygyne”殖民地将紧挨着同一物种的单王后“monogyne”殖民地。拉齐说,发现有单个皇后的巢穴距离巢穴近5英尺,有13个皇后。

“他们可以紧挨着存在,但他们的社会结构仍然完好无损,”拉齐说。

许多火蚁群由一位女王建立,与来自不同殖民地的雄性蚂蚁交配,产生所有卵以开始自己的殖民地。然而,同一物种的蚂蚁发展替代生殖习惯并非闻所未闻。

罗斯几十年来一直研究火蚁遗传学和社会结构,此前曾记录乔治亚入侵红色进口火蚁的种群中monogyne和polygyne菌落的共存。在该物种的多聚集落中,所有蚂蚁都共享一个“社会染色体”,而单个大肠菌群中的个体并不存在。这条染色体显然诱导了罗斯所说的“多元综合症”。

除了雌性的数量之外,红色进口火蚁的多角聚集体在许多方面与单核细胞集落不同,包括对非巢穴的较低水平的攻击性和较小的个体蚂蚁体型。但尽管存在这些差异,两种类型的殖民地的基本生殖方式都是相同的 - 所有女儿(女王和工人)都是性生产的。

拉齐惊讶地发现,在热带火蚁中,两种殖民地的繁殖方式不同。就像红色进口火蚁一样,monogyne colies的皇后会产生所有女儿的性行为。相比之下,在有多个皇后的热带火蚁群中,拉齐发现这些昆虫无性繁殖。殖民地内的所有生殖女王和女王都被证明在遗传上是相同的。

然而,这些殖民地的工蚁表现出更大的遗传多样性;与女王不同,他们不是克隆人。对照实验表明,蚁后无性生产,工人在多聚集落中产生性行为。

“这是一个惊喜,因为我们还发现这些殖民地的雄性蚂蚁似乎是无菌的,”拉齐说。

Lacy和Ross发现来自多皇后殖民地的皇后与来自单皇后殖民地的雄性交配。这种做法通过将新的遗传物质引入群体以维持遗传多样性,有助于促进多皇后群体的克隆性,但雄性蚂蚁没有明显的益处。

“(从进化的角度来说),男性从中得不到任何东西,因为他们的精子会产生无菌的工人,”罗斯说。 “那些雄性的遗传系在那里结束。”

Lacy和Ross将polygyne女王的行为描述为“精子寄生”。

“不同种类的蚂蚁之前已经表现出不同形式的社会寄生,这只是这种行为的又一个例子,”罗斯说。

目前尚不清楚热带火蚁的无性和多皇后综合症的遗传基础。然而,遗传学研究表明,无性王后可能是从单一殖民地的性繁殖女王进化而来的。

更多地了解热带火蚁的生物学非常重要,因为它们在佐治亚州和佛罗里达州的一些社区被侵入性火蚁所取代,它们已经成为非洲,东南亚乃至加拉巴哥群岛的入侵害虫。

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