Geny pszczoły-altruistki

Ilustr. Martyna Walerowicz, DALL· E, CC BY-ND 4.0

Prawdziwy altruizm wśród zwierząt nie jest często obserwowany. A jak jest z pszczołami miodnymi? Jak jest definiowany? Czym jest dobór krewniaczy i czy ewolucja wspiera egoizm samców?

Zagadkowy altruizm

Uważa się, że u pszczół miodnych altruizm przejawia się w rezygnacji z posiadania własnego potomstwa i w pracy na rzecz pozostałych sióstr w kolonii. Wynika to z procesu ewolucyjnego, zwanego doborem krewniaczym. Ten matematycznie wyliczony mechanizm, w którym altruizm w stosunku do pobratymców wynika ze stopnia pokrewieństwa, czy też puli współdzielonych genów. Najprościej mówiąc, patrząc pod kątem opieki stricte nad swoimi genami, robotnica pszczoły miodnej lepiej wychodzi na opiece nad jedyną w pełni płodną matką, która nosi w sobie więcej kopii genów, niż ona sama kiedykolwiek mogłaby przekazać kolejnym pokoleniom.

Zagadnienie to jest jednak bardzo skomplikowane i spędza do dzisiaj sen z powiek naukowców. Mechanizm doboru krewniaczego ciągle jest podważany. Co nas jednak interesuje to badania genetyczne nad tym, bardzo nietypowym dla zwierząt, zachowaniem owadów  społecznych.

Bardzo ciekawie na temat altruizmu w gnieździe opowiadała doktorka Karolina Kuszewska w wywiadzie z Jakubem Jarońskim. Przeczytasz go TUTAJ.

Po kim dziedziczą?

Wiemy, że larwy robotnic pszczoły miodnej, które były wystawiane na działanie feromonów matki pszczelej, mają zredukowane jajniki. Swoją drogą, jeśli podczas ich rozwoju larwalnego nie były wystawione na działanie substancji matecznej, to ich jajniki częściowo się rozwijają. Zachodzą też zmiany w innych elementach ciał takich robotnic i stają się rebeliantkami, które w dorosłym życiu składają jaja trutowe mimo obecności królowej i nie pracują chętnie na rzecz rodziny. To jeden z powodów, dla których mówi się, że dobór krewniaczy nie jest najlepszym modelem wyjaśniającym tak ekstremalny altruizm jak w koloniach pszczół społecznych i królowa może być postrzegana jako pasożyt, który zdominował w procesie ewolucji swoje córki.

Czytaj także: Matka czy królowa - wyniki ankiety

Jednak mimo wszystko takie ciekawe, nieegoistyczne działania społeczne musiały jakoś wyewoluować i być przekazywane genetycznie. Naukowcy odkryli, że geny, które sprawiają, że robotnice są bardziej wrażliwe na feromony matki, są dziedziczone zarówno w linii matki, jak i ojca. Jednak, co niezwykle interesujące, ekspresji ulegają tylko geny altruizmu dziedziczone po matce. Badania udowodniły więc, że istotne jest, od kogo dziedziczy się gen. Takie zjawiska obserwowano już u innych gatunków, ale u owadów było to niezwykle trudne do wykrycia.  

Egoistyczni ojcowie, altruistyczne matki

Przyzwyczailiśmy się myśleć, że fenotypy[1] są rezultatem różnej sekwencji genów lub wpływem środowiska na nasze ciała. Jednak przytoczone badania nad pszczołami miodnymi wskazują, że nie chodzi wyłącznie o różnice między samymi genami, ale też od kogo owad dziedziczy dany gen. Niezależnie od sekwencji danego genu, jego ekspresja będzie inna, jeśli jest on dziedziczony od matki, niż kiedy jest dziedziczony od ojca.

Christina Grozinger, współautorka badania, wskazuje, że wyniki wspierają element hipotezy doboru krewniaczego, który sugeruje, że geny matki i ojca są skonfliktowane pod względem tego, które zachowania wspierać, a które nie. Naukowczyni mówi, że podczas gdy dotychczasowe badania wykazały, że u ssaków, roślin i pszczół miodnych geny samców wspierają egoistyczne zachowania, to ich nowa analiza udowodniła jako pierwsza, że altruizm jest dziedziczony w genach od matki. Wcześniejsze eksperymenty wykazały natomiast, że u pszczół miodnych ekspresja genów dziedziczonych po ojcu sprawia, że robotnice przestają pracować na rzecz gniazda i starają się złożyć własne jaja.

[1] Fenotyp to zespół cech organizmu (morfologia, właściwości fizjologiczne, płodność, zachowanie się, ekologia, cykl życiowy, zmiany biologiczne). Fenotyp jest ściśle związany z genotypem, bowiem z interakcji genotypu ze środowiskiem powstaje fenotyp.

Źródło: Bresnahan S.T., Galbraith D., Ma R., Anton K., Rangel J., Grozinger C.M. Beyond conflict: Kinship theory of intragenomic conflict predicts individual variation in altruistic behaviour. Molecular Ecology (2023). 32(21): 5823-5837. doi: 10.1111/mec.17145.