Nowe badanie pokazuje ewolucyjny Rozbicie „społeczny” w chromosomie mrówek

Chromosom, po raz pierwszy odkryta przez naukowców z Uniwersytetu w 2013 roku, określa, czy kolonia mrówek ogień ma albo jeden lub kilka królową królowych. Mając te dwie różne formy organizacji społecznej oznacza gatunki można łatwo dostosować do różnych środowisk i spowodowała ich staje się bardzo inwazyjne szkodników całego świata, życia, aż do ich łacińska nazwa Solenopsis Invicta, co oznacza „niezwyciężony”.

Na nowym badaniu, opublikowanym w eLife, zespół badawczy przeprowadzono szczegółowe analizy poziomu aktywności wszystkich genów w obrębie chromosomu społecznej po raz pierwszy, aby zrozumieć, jak to działa i jego ewolucja. Naukowcy odkryli, że mutacje są szkodliwe zbierającą się w jednej wersji chromosomów społecznych, powodując jej degeneracji. Wyniki pokazały również, że większość z niedawnej ewolucji tych chromosomów wynika z prób w celu skompensowania tych szkodliwych mutacji.

Dobór naturalny jest głównym mechanizmem ewolucyjnym, który pomaga zoptymalizować genów z pokolenia na pokolenie, ale normalnie, to nie może jednocześnie optymalizować geny dla dwóch różnych typów organizacji społecznej w obrębie jednego gatunku.

Aby rozwiązać ten konflikt ewolucyjny, chromosomy społeczne grupy genów razem dostosowane do każdego rodzaju formy społecznej. Wyniki nowe badania pokazują, że to rozwiązanie nie pozwala na usunięcie szkodliwych mutacji w genomie, w wyniku czego, mutacje te gromadzą się z upływem czasu i zaczyna dominować los systemu.

Chromosomy społeczne w mrówek ogniowych są rzadkim przykładem bezpośredniego związku między genami i zachowań społecznych. Działają one w sposób podobny do chromosomów X i Y u ludzi, które determinują płeć.

Odkrycie to ma szersze konsekwencje ekologiczne i medyczne ponieważ genomowe struktury podobnej do chromosomów płciowych i społecznych nie tylko gatunki pomagają dostosować się do zmieniających się warunków, ale również stanowią podstawę chorób takich jak rak.

Dr Martínez-Ruiz, główny autor badania z Queen Mary University of London, powiedział: „. Nasze wyniki pokazują, że początkowe korzyści natury łącząc geny do chromosomu społecznej ma koszt Milion lat później, większość różnic my zobaczyć między chromosomami społeczne wynikają z kumulacji negatywnych mutacji.”

„Widzimy również, że reszta dostosowuje genomu bardzo szybko w odpowiedzi na negatywne mutacje”, dodaje dr Wurm, czytnik w bioinformatyki w Queen Mary i główny autor badania. „To jest jak działa ewolucja, dodając poprawki do niedoskonałych rozwiązań, a nie przez znalezienie najbardziej efektywne rozwiązanie.”

„Pomimo degeneracji chromosomów społecznych, mrówki ogniste są mało prawdopodobne, aby stracić je w najbliższym czasie. Wymagałoby to kolejny ważny chromosomalnie przetasowania, takie zdarzenia są rzadkie i zazwyczaj śmiertelne,” Dr Wurm trwa. „Jednak w ciągu długo ewolucyjne ramy czasowe, wszystko jest możliwe. Większość z 20.000 gatunków mrówek albo mają tylko kolonie pojedynczej królową lub tylko kolonie wielokrotnego królowej. Obecnie staramy się zrozumieć czy chromosomy społeczne są wymagane w przypadku zmian w organizacji społecznej. "

Badanie opiera się na wcześniejszych badań przeprowadzonych przez autorów na temat ewolucji chromosomów społecznych. Mają uprzednio określone różnice w genach Chemical Communications, które mogą być odpowiedzialne za postrzegania królowych wykazała, że ​​jeden chromosom społeczna podwojona i że chromosom społecznej brakuje zróżnicowania genetycznego.

źródło 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>.