W dzisiejszym odcinku na warsztat pójdą mrówki. Te małe społeczne owady są pod wieloma względami niezwykłe. Ostatnio ich hodowanie w domu zyskało nawet pewną popularność. Nie mam tu na myśli niechcianego gniazda gdzieś za szafką, lecz celową hodowlę w specjalnie przeznaczonym do tego celu formicarium. Doczekaliśmy się też w polskim internecie serwisów traktujących o myrmekologii (to fachowa nazwa nauki zajmującej się badaniem mrówek): http://www.formicopedia.org/ i http://www.antmania.pl/. Przyznam, że od pewnego czasu sam noszę się z pomysłem założenia własnej hodowli. Nie jest to zajęcie kosztowne - najprostsze formicarium można zbudować już za kilka złotych, a i jedzenia nie potrzeba dla mrówek dużo. Czasowo też nie powinno być to zajmujące - mrówkom trzeba poświęcić kilka minut dziennie. Oczywiście mając taką hodowlę na pewno spędza się znaczna ilość czasu na jej obserwacji. To jest zresztą powód, dla którego warto moim zdaniem zainteresować się mrówkami jako pupilami domowymi.
Mrówki, a także inne owady społeczne, jak osy czy pszczoły, są bardzo ciekawe także z genetycznego punktu widzenia. Otóż będąc mrówką lepiej jest mieć siostry, niż braci czy nawet matkę. Jak to możliwe? Już spieszę z wyjaśnieniem.
Na początek krótka powtórka z genetyki. Każdy z nas - bez względu na płeć - posiada 23 pary chromosomów, czyli łącznie 46. W każdej parze jeden chromosom pochodzi od matki, a drugi od ojca. Oznacza to, że dokładnie 50% naszych genów dostaliśmy od matki, a dokładnie drugie 50% od ojca. Potraktujmy te procenty jako pewien współczynnik spokrewnienia i rozważmy jak wygląda on z punktu widzenia rodzica. Otóż każde dziecko posiada dokładnie połowę genów swojego rodzica, przy czym są to geny wybrane losowo. Tak więc każdy gen rodzica ma 50% szans na znalezienie się w ciele dziecka, a zatem pokrewieństwo pomiędzy rodzicem, a dzieckiem jest takie samo jak pomiędzy dzieckiem, a rodzicem (co wcale nie musi być takie oczywiste, o czym przekonacie się za chwilę). A jak mają się relacje pokrewieństwa genowego pomiędzy rodzeństwem? Każdemu z potomstwa matka przekazuje 50% swoich genów, wybranych losowo. Oznacza to, że u dwójki rodzeństwa statystycznie rzecz biorąc średnio 50% genów pochodzących od matki będzie takie samo, co daje 25% w przeliczeniu na ogólną liczbę genów. Analogicznie z genami pochodzącymi od ojca. Tak więc pokrewieństwo miedzy rodzeństwem z punktu widzenia genetycznego wynosi 50% takich samych genów, przy czym tutaj jest to wartość średnia, a nie dokładna (pomijam szczególny przypadek bliźniaków).
No dobrze, to było nudne i nieciekawe. Przejdźmy teraz do tego czym mrówki tak się wyróżniają. Otóż u mrówek królowa składa jaja z których wylęgają się bezpłodne robotnice, albo płodne samce. Samice rozwijają się z jaj zapłodnionych, czyli posiadają geny zarówno od ojca jak i od matki. Samce z kolei powstają z jaj niezapłodnionych, co oznacza, że samiec posiada tylko jeden zestaw chromosomów pochodzący od matki. Spójrzmy teraz jak poważne konsekwencje niesie ze sobą ten na pozór banalny fakt.
Najpierw rozpatrzmy stopień pokrewieństwa z punktu widzenia królowej. Każdemu jaju przekazuje ona dokładnie 50% swoich genów (wybranych losowo). Oznacza to, że każdy gen królowej ma 50% szans na znalezienie się w ciele każdego syna i dokładnie tyle samo szans na znalezienie się w ciele każdej z licznych córek. Zatem z punktu widzenia królowej posiadanie córek jest tak samo korzystne, jak posiadanie synów. Czyli nic specjalnego. Sytuacja zmieni się jednak, gdy rozpatrzymy pokrewieństwo genowe z punktu widzenia robotnic. Przypomnę, że robotnica ma geny od matki i od ojca. Geny pochodzące od ojca są takie same u wszystkich robotnic. Wynika to z faktu, że samce mają tylko jeden zestaw chromosomów, a tym samym wszystkie ich plemniki niosą ten sam materiał genetyczny. Nie zachodzi tutaj "losowanie" genów - fachowo zwane "crossing over" - tak jak u człowieka. Czyli już na początku robotnice mają 50% identycznych genów od ojca. Do tego dostają jeszcze połowę losowo wybranych genów swojej matki. Za statystycznego punktu widzenia oznacza to, że jeśli weźmiemy pod uwagę geny pochodzące od matki u dwóch dowolnych robotnic, to połowa tych genów będzie identyczna. Podsumowując, otrzymamy że robotnice mają 50% identycznych genów od ojca i około 25% identycznych genów otrzymanych od matki, co oznacza, że dwie robotnice mają około 75% identycznych genów (często nazywa się to "spokrewnieniem 3/4"). W rezultacie pokrewieństwo między siostrami jest większe, niż pomiędzy córkami, a matką! Teraz przyjrzyjmy się samcom. Z punktu widzenia samca jest on spokrewniony w 50% zarówno z innym samcem, z własną matką jak i z robotnicą. Z punktu widzenia robotnicy jej pokrewieństwo z samcem wynosi tylko 25%. Składają się na nie jedynie geny przekazane od matki.
To jednak nie koniec rewelacji. Powyższe obliczenia pokazują, że z punktu widzenia robotnicy, największe pokrewieństwo genetyczne wykazują inne robotnice, w dalszej kolejności matka, a na końcu samce. Spójrzmy na sprawę z punktu widzenia przetrwania genów (czyli teoria samolubnego genu). Otóż gen ma maksymalizować swoje własne szanse na przetrwanie. Doszliśmy jednak do pewnego konfliktu interesów, ponieważ strategia najkorzystniejsza dla genu będzie inna, gdy znajdzie się on w ciele robotnicy (której bardziej opłaca się mieć siostry niż braci), a inna gdy znajdzie się w ciele królowej (której opłaca się mieć tyle samo synów co córek). Kto więc zwycięża w tym konflikcie? Obserwacje wyraźnie sugerują, że robotnice, ponieważ proporcja płci jest przesunięta na korzyść samic. Czy oznacza to, że robotnice po prostu wykorzystują swoją matkę jako fabrykę sióstr? Dotarłem do kilku teorii próbujących odpowiedzieć na to pytanie. Nie zdążyłem się jeszcze z nimi wystarczająco dobrze zapoznać, dlatego też chwilowo pozwolę sobie zostawić tą kwestię otwartą. Do tematu jeszcze powrócę. Na koniec kilka zdjęć.
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz