生殖を放棄することは、アリが失われた脳のボリュームを取り戻すのを助けました

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Anonim
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インドのジャンプアリHarpegnathosソルテーター。

インドのトビキバハリアリHarpegnathossaltatorの働く個体は、繁殖する雌、いわゆるガメルガットに変身することができます。彼らは普通の労働者より長生きしますが、彼らの脳は減少しています。アメリカの昆虫学者は、逆の移行の間に、アリが失われた脳の体積を回復することを発見しました。これにより、元ゲーマーガタは採餌者として食料を手に入れることができます。さらに、彼らは労働者の他の多くの特徴を返します。研究結果は、英国王立協会紀要B誌の記事に掲載されています。

アリのコロニーは複雑なコミュニティであり、各メンバーには特定の責任があります。ほとんどの場合、子宮は産卵に責任があり、無菌の女性労働者は食物と保護を提供します。しかし、アリのいくつかの種、主に原始的なものでは、成虫の労働者は繁殖する雌に変身し、子孫を生み出すことができます。そのような個人はゲーマーゲートと呼ばれます。

昆虫学者は、社会性昆虫のキャスト間遷移のまれで最も印象的な例として、ゲーマーゲートに長い間関心を持ってきました。何年にもわたる研究の結果、たとえば、不妊症の女性から繁殖期の女性への変化は、後成的変化に関連しており、卵巣の活性化から始まることがわかりました。また、ゲーマーゲートは通常の労働者よりも長生きすることがわかったが、生殖開始後の脳は減少している。

ニューヨーク大学医学部のクリントA.ペニックが率いる専門家チームは、ゲーマーガタが再び正常に働く個人になった場合に、以前の脳のボリュームを取り戻すことができるかどうかを調べることにしました。他の社会性昆虫では、あるカーストから別のカーストへの移行に伴うそのような変化は、通常、不可逆的です。たとえば、職業を乳母から採餌者に変えるミツバチ(Apis mellifera)では、脳は大きくなりますが、逆の移行では減少しません。

研究者たちは、トビキバハリアリHarpegnathos saltatorに焦点を当てました。そこでは、gamergatsが最もよく研​​究されています。この種の小さなコロニーは普通の子宮によって設立され、彼女の死後、親戚との激しい闘争の結果として空いた場所は、数人の元働く個人によって占められています。コミュニティの構造が安定すると、3つの主要な女性カーストの代表者がそこに残ります。ゲーマーゲート(その数は労働者によって管理されています)。巣の中で職務を遂行する若年労働者。だけでなく、年配の飼料労働者。さらに、ここにはゲーマーゲートが交尾するオスがいます。毎年、新しい女王がコロニーで生まれます。成熟すると、彼らは散らばり、新しいコミュニティを生み出します。

ペニックと彼の同僚は、実験室の条件下で自由に使えるH.saltatorの30のコロニーを持っていました。それぞれから2つのゲーマーゲートを取りました。ペアの1個体に印を付け、すぐにその場所に戻し(コントロールとして機能)、2個体を別の容器に3〜4週間入れ、その後コロニーと再会しました。研究者たちは、親戚が孤立していて、確立されたアリの階層から抜け出す時間があった人々を攻撃し始めると予想しました(これは、普通の労働者とゲーマーガタの中間の兆候を示す個人への典型的な反応です-そして後者の数を制限するためのメカニズム)、それは彼らに深刻なストレスを引き起こし、彼らを再び無菌状態にするでしょう。

アリが戻ってから8週間以内に行われた観察では、対照群の個体は、ゲーマーガットにふさわしく、常に巣の中で過ごしたことが示されました。同時に、孤立していた彼らの親戚は、積極的に食物の収集に参加し、研究者が彼らに提供したコオロギを攻撃しました。さらに、実験者が鉗子で彼らを怖がらせようとしたとき、彼らは積極的に身を守った。言い換えれば、孤立から戻った後、ゲーマーゲートは労働者のように振る舞い始めました。同時に、対照群の代表者は狩猟行動も防御行動も示さず、ゲーマーゲートのままでした。

H. saltatorの繁殖作業員と非繁殖作業員は、行動だけでなく、キューティクルの化学組成も異なります。研究者が対照群と実験群の配偶子中の13,23-ジメチルヘプタトリアコンタン(13,23-ジメチルヘプタトリアコンタン)炭化水素の濃度を分析したところ、前者の化学的特徴は同じままであることが判明しました。しかし、孤立していたゲーマーゲートは、キューティクルの構成を労働者に典型的なものに変更しました。それらの13、23-ジメチルヘプタトリアコンタンのクロマトグラフィーピークの面積は、対照群と比較して8分の1に減少しました。

Penikらは、2つのgamergatグループの間に生理学的な違いがあることも発見しました。捕獲直後にコロニーに戻ったアリは、定期的に卵を産んでいた(個体あたり中央値6.8個の卵母細胞)。しかし、実験グループのゲーマーゲートは、通常の労働者と同様に、ほとんど卵を産みませんでした。隔離を生き延びた個体の有毒腺の貯蔵所の容積は、対照群の代表と比較して2〜3倍増加し、採餌アリの場合とほぼ同じになった。

以前の研究によると、H。saltatorgamergatの脳の体積は、通常の労働者の脳の体積よりも26%低くなっています。ペニックの実験では、数値は類似していた。対照群は、飼料労働者よりも総脳容積が19パーセント少なかった。同時に、再び労働者になったゲーマーゲートは、このパラメーターにおいて採餌者とほとんど違いがありませんでした。対照群の脳の中心部(キノコ体を含む)の体積も、採餌者のそれより15%少なく、再び不妊になったゲーマーゲートのそれより20%少なかった。言い換えれば、以前のゲーマーゲートは、繁殖能力を放棄して、以前の脳のボリュームを取り戻すことができました(ただし、完全ではありません。視覚的な葉のボリュームは、ゲーマーゲートと採餌者の中間のままでした)。

追加の遺伝子分析により、gamergatの表現型の変化を2つの特定の遺伝子VgとELOVの働きと関連付けることが可能になりました。対照群の個体では、それらの発現は、隔離および通常の労働者を生き延びたゲーマーゲートと比較してはるかに高かった(両方の遺伝子についてp <0.001)。

Penickと彼の同僚によると、gamergat H. saltatorで観察された脳の体積の変化は、ヨーロッパトガリネズミ(Sorex araneus)などの一部の脊椎動物で知られている変化と似ています。これらの食虫生物の脳は、冬に向けて収縮し、春に再び拡大するため、困難な時期にエネルギーを節約することができます。著者らは、脳の体積が減少したため、ゲーマーゲートは解放された資源を産卵に向け直すことができるという以前の仮説に同意します。しかし、飼料労働者の地位に戻ったアリは、巣の外で餌を集めることを余儀なくされています。そのためには、大きな頭脳が必要です。幸いなことに、彼らはそれを増やす方法を持っています。同じことが毒腺の量(採餌者は巣に座っているゲーマーゲートよりも強力な化学兵器を必要とします)と行動の変化にも当てはまります。

H. saltator gamergatは、階層的地位と生殖の権利をめぐって対立します。これは、たとえば子宮の死後、最大40日間続く可能性があります。研究者たちは、この対立を失った個人は労働者の役割に戻ると信じています-そして脳と毒腺の量を変える能力はこれで彼らを助けます。これがおそらく自然淘汰がこの適応を支持した理由です。

人間の脳も非常に柔軟です。たとえば、研究者たちは最近、南極で14か月を過ごした極地探検家が、その量の大幅な減少を見たことを発見しました。特に、海馬の歯状回が影響を受けました。

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