Ученые раскрыли секрет «городов» термитов: он связан с утратой генов
Термиты создают одни из самых сложных и многочисленных сообществ в животном мире — их колонии могут насчитывать миллионы особей. Однако новое исследование показало, что эволюция такого уровня социальной организации шла не по пути усложнения генома. Напротив, термиты постепенно упростили свою ДНК, отказавшись от генов, которые стали ненужными в условиях коллективной жизни. Результаты работы опубликованы в журнале Science.
Исследователи проследили происхождение термитов от предков, напоминавших тараканов, и пришли к выводу, что ключевые этапы формирования развитого общества сопровождались не приобретением новых генов, а их утратой. В первую очередь это коснулось генов, связанных с размножением, конкуренцией сперматозоидов, метаболизмом и пищеварением. По мере того как сотрудничество и семейная организация становились основой выживания, индивидуальные биологические функции все чаще передавались на уровень всей колонии.
Поворотным моментом стала смена образа жизни. Предки термитов перешли к питанию мертвой древесиной — ресурсу обильному, но крайне бедному питательными веществами. Выжить в таких условиях в одиночку было практически невозможно, и ставка была сделана на совместную переработку пищи и взаимную поддержку. Это, в свою очередь, запустило перестройку генома.
Сравнив геномы тараканов, «древесных тараканов», живущих небольшими семейными группами, и разных видов термитов, ученые обнаружили неожиданную закономерность: у термитов геномы оказались меньше и проще. Это противоречит распространенному мнению о том, что сложные сообщества требуют более сложной генетической базы.
Особое внимание исследователи уделили репродуктивной системе. В отличие от многих насекомых, сперматозоиды термитов неподвижны и лишены жгутиков. Это указывает на то, что конкуренция между сперматозоидами исчезла еще на ранних этапах эволюции, а строгая моногамия сформировалась задолго до появления сложных колоний. После этого эволюционное давление, поддерживающее гены подвижности спермы, просто исчезло.
Авторы также показали, что развитие каст внутри колонии во многом определяется питанием. Личинки, которых активно кормят старшие особи, быстрее развиваются и становятся рабочими, поддерживающими жизнедеятельность колонии. Те, кто получает меньше пищи, сохраняют шанс стать будущими королями или королевами. Такая система позволяет термитникам гибко регулировать численность рабочих и репродуктивных особей.
Даже механизмы замещения короля или королевы работают на поддержание генетического родства: их место чаще всего занимает потомок, а не особь извне. Несмотря на риски инбридинга, это повышает уровень родственных связей и делает экстремальное сотрудничество эволюционно устойчивым.
В итоге исследование показывает, что социальная эволюция термитов была связана не столько с изобретением новых биологических решений, сколько с отказом от лишнего. Утрата ненужных генов, закрепление моногамии и коллективное распределение функций сделали возможным существование одних из самых устойчивых и эффективных сообществ в природе.
