Neue Studie zeigt evolutionärer Abbau von ‚sozialem‘ Chromosom in Ameisen

Das Chromosom, zuerst im Jahr 2013 von den Forschern an der Universität entdeckt, steuert, ob die Feuerameisenkolonie hat entweder eine Königin oder mehrere Königinnen. diese beiden unterschiedlichen Formen der sozialen Organisation zu haben, bedeutet die Art leicht an unterschiedliche Umgebungen anpassen und hat in ihnen immer eine hochinvasive Schädling auf der ganzen Welt, leben bis zu ihrem lateinischen Namen Solenopsis invicta, was bedeutet, führte „die unbesiegbar.“

Für die neue Studie, in eLife veröffentlicht, führte das Forschungsteam detaillierte Analysen der Aktivitätsniveaus aller Gene innerhalb des sozialen Chromosom zum ersten Mal zu verstehen, wie es funktioniert und seine Entwicklung. Sie fanden heraus, dass eine Beschädigung Mutationen in einer Version der Sozial Chromosom häufen, es zu degenerieren zu verursachen. Die Ergebnisse zeigten auch, dass die meisten der jüngsten Entwicklung dieser Chromosomen von Versuchen ergibt sich für diese schädlichen Mutationen zu kompensieren.

Natürliche Selektion ist der wichtigste evolutionäre Mechanismus, der über Generationen hinweg zu optimieren Gene hilft aber in der Regel, es kann nicht gleichzeitig optimieren Gene für zwei verschiedene Arten von sozialer Organisation innerhalb einer Spezies.

Um diesen evolutionären Konflikt zu überwinden, soziale Chromosomen Gruppe zusammen Gene für jede Art von Gesellschaftsform angepasst. Die Ergebnisse der neuen Studie zeigen, dass diese Lösung die Entfernung von schädlichen Mutationen aus dem Genom und als Ergebnis verhindert, reichern sie diese Mutationen im Laufe der Zeit und beginnen, das Schicksal des Systems zu beherrschen.

Die sozialen Chromosomen in Feuerameisen sind ein seltenes Beispiel von einer direkten Verbindung zwischen Genen und Sozialverhalten. Sie arbeiten in einer ähnlichen Weise zu den X- und Y-Chromosomen beim Menschen, das Geschlecht zu bestimmen.

Diese Entdeckung hat breitere ökologische und medizinische Auswirkungen, da genomische Strukturen ähnlich wie soziale und Geschlechtschromosomen können nicht nur helfen Arten an veränderte Umweltbedingungen anpassen, sondern auch untermauern Krankheiten wie Krebs.

Dr. Martínez-Ruiz, Hauptautor der Studie von Queen Mary University of London, sagte:. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die anfängliche Nutzen der Natur Gene in ein soziales Chromosom kombiniert mit Kosten verbunden ist eine Million Jahre später, die meisten der Unterschiede, die wir siehe zwischen sozialen Chromosomen sind aufgrund der Anhäufung von negativen Mutationen.“

„Wir sehen auch, dass der Rest des Genoms passt sich sehr schnell in Reaktion auf negative Mutationen“, so Dr. Wurm, Reader in der Bioinformatik an der Queen Mary und leitende Autor der Studie hinzugefügt. „Das ist, wie die Evolution funktioniert, durch Patches zu unvollkommenen Lösungen hinzufügen, anstatt durch die effizienteste Lösung zu finden.“

„Trotz der Degeneration der sozialen Chromosomen, die Feuerameisen sind unwahrscheinlich, sie in absehbarer Zeit zu verlieren. Dies würde einen weiteren großen chromosomalen erfordern Umbildung, solche Ereignisse sind selten und in der Regel tödlich,“ Dr. Wurm weiter. „Doch über lange evolutionäre Zeiträume, ist alles möglich. Die meisten der 20.000 Arten von Ameisen haben entweder nur Einzel Königin Kolonien oder nur Multiple-Königin Kolonien. Wir haben jetzt versuchen zu verstehen, ob soziale Chromosomen für Veränderungen in der sozialen Organisation erforderlich sind. "

Die Studie baut auf früheren Forschungen von den Autoren über die Entwicklung der sozialen Chromosomen. Sie haben zuvor Unterschiede in Genen, die für die chemische Kommunikation identifiziert, die Königinnen für die Wahrnehmung verantwortlich sein kann, zeigte, dass eine soziale Chromosom in der Größe verdoppelt hat, und dass diese soziale Chromosom fehlt die genetische Vielfalt.

Quelle: Queen Mary University of London. "New study shows evolutionary breakdown of 'social' chromosome in ants." ScienceDaily. ScienceDaily, 25 August 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200825110742.htm>.