Мурашина королева: чому вона головна

Мурашина колонія являє собою високоорганізована соціальне утворення, подібність якого зустрічається у бджіл та інших еволюційно просунутих комах. Мурашине співтовариство складається з «молодших членів родини» – яєць і личинок і дорослих особин безлічі безплідних робочих самиць, самців (зазвичай гинуть після спарювання) і однієї або декількох корольов – плодових самок. Хто така королева мурах і яку роль вона відіграє у своїй колонії?

• 1 Все мурашники мають королеву
• 2 Як відрізнити матку від робочих мурах
  • 2.1 Поведінка королеви
  • 3.1 Самостійне створення колонії
  • 3.2 Тимчасове паразитування в інших колоніях
  • 3.3 Поділ материнської сім’ї
  1. Всі мурашники мають королеву
  2. Як відрізнити матку від робочих мурах
  3. Поведінка королеви
  4. Як королева створює сім’ю
  5. Самостійне створення колонії
  6. Тимчасове паразитування в інших колоніях
  7. Поділ материнської сім’ї
  8. Головні чи цариці насправді

  Всі мурашники мають королеву

  Всупереч усталеним уявленням, не всі мурашині сім’ї мають матку. Її наявність визначається видом мурах і розмірами колонії. Існує кілька типів сімей:

  • моногенні – з однією-єдиною царицею;
  • полігенні – з кількома плідними самками;
  • гамэргатные – взагалі без королеви (її роль виконують кілька робочих самок – гамэргаты).

  Останній тип характерний для найбільш примітивних видів.

  Як відрізнити матку від робочих мурах

  Всі ми бачили мурашок, але мало хто знає, як виглядає матка домашнього або дикого мурашки. Вона відрізняється від робочих особин великим розміром (так як поїдає найбільш поживну їжу), особливою будовою грудного сегмента і наявністю крил у шлюбний період. Після запліднення самки обгризають свої крила, створюють сім’ю і проводять життя в гнізді для відкладання яєць.

  Серед мурашиних корольов є справжні гіганти. Наприклад, матки деяких видів кочових мурах виростають до 5 см в довжину, а в період дозрівання яєць наїдають величезна черевце і втрачають здатність пересуватися. Також цариці виділяються великою тривалістю життя, яка становить до 20 років.

  Поведінка королеви

  За всю свою життя королева злучається тільки одного разу – під час шлюбного польоту з самцями, після чого останні гинуть. За цей час матка накопичує стільки сперми, що її вистачає для запліднення яєць протягом усього життя.

  Матки ведуть прихований спосіб життя. Для них відведені спеціальні камери в самому низу гнізда. Якщо мурашника загрожує небезпека, матка відразу тікає. Деякі види цариць іноді залишають гніздо, щоб самостійно добути їжу.

  І все ж велику частину часу засновниця колонії проводить у гнізді, щоб забезпечити виживання сім’ї. Перше потомство матка годує власними жировими запасами, передаючи їх через слину або кормові яйця. Так як цієї їжі недостатньо для нормального росту, перші робочі особини з’являються на світ карликовими. Годуванням подальшого потомства займаються фуражиры – вони приносять личинкам мертвих комах та іншу білкову їжу.

  Як королева створює сім’ю

  Розмноження комах відбувається 1-2 рази на рік. Запліднені молоді самки або залишаються у старих гніздах, або створюють власні сім’ї. Є три шляхи до самостійного життя:

  • створення нової колонії;
  • соціальне паразитування в сім’ях інших видів мурах;
  • поділ колонії на кілька нових сімей.

  Самостійне створення колонії

  Після парування молоді самки починають шукати підходяще місце для будівництва гнізда. Під землею в товщі ґрунту або в іншому відповідному місці матка будує невелику камеру, де відкладає перші яйця, склеїлися в грудки. Через тиждень з них виходять личинки. Дрібні особини залишаються склеєними, великі – відділяються від загального грудки і розташовуються на підлозі або стінках камери. Через кілька тижнів великі личинки заляльковуються, після чого перетворюються в самок (подвійний набір хромосом) або у самців (гаплоїдні особини). Більш дрібні личинки поповнюють ряди робочої касти.

  Поки з лялечок не вийдуть перші робочі мурашки, цариця нічого не їсть, і в результаті втрачає значні запаси білка. Її «голодування» припиняється тоді, коли перші фуражиры виходять із гнізда в пошуках їжі. Починаючи з цього моменту, матка стрімко набирає вагу і відкладає нові яйця. Такі обов’язки, як видобуток їжі, догляд за яйцями, годування личинок і захист гнізда беруть на себе робочі особини.

  Тимчасове паразитування в інших колоніях

  До цього способу вдаються самки відносно малих розмірів. Вони знаходять гнізда інших, більш великих, видів мурах, в яких відсутня цариця, і поселяються там. В інших випадках молода самка проникає у мурашник, де живе цариця, вбиває її і займає її «трон».

  Два різних види комах мирно співіснують в одному гнізді до тих пір, поки господарі гнізда не вимруть, а новий вид не займе їх місце. Тоді нові господарі перебудовують мурашник і засновують повноцінну сім’ю.

  Поділ материнської сім’ї

  Нові сім’ї можуть створюватися шляхом ділення старої колонії. Це здійснюється одним з наступних способів:

  В останньому варіанті біля старого гнізда будується нове, куди переселяють невелику кількість робочих мурашок, яєць, личинок і молоду самку.

  Головні чи цариці насправді

  Назва «цариця» або «королева» як би вказує на домінуючу роль самки. Але насправді це не так. Управління колонією здійснюють робочі особини. Вони відносяться до цариці тільки як до засобу підтримання чисельності колонії, тому постійно забезпечують її їжею і охороною.

  Якщо корольов в сім’ї кілька, до них будуть ставитися ще менш шанобливо, ніж до одного. Помітивши зниження плодючості матки, робочі мурахи можуть її вбити або, в кращому випадку, віддати в інше гніздо. Також вони контролюють кількість і якість виплоду: знищують зайвих личинок, змінюють їх раціон, щоб домогтися потрібного співвідношення різних каст.

  І тим не менш королева головна, так як без неї існування мурашиної сім’ї неможливо. Щоб позбутися від мурашок в квартирі, потрібно в першу чергу знайти і ліквідувати матку. Загине вона поступово виведуться і інші, так як процес розмноження перерветься.

  Біологи з’ясували, чому “королеви” мурах живуть набагато довше робочих

  Здатність до розмноження і тривалість життя у мурашиних самок регулюються інсуліном і пов’язаним з ним клітинними сигнальними шляхами.

  Переважна більшість жителів мурашника – самки, робочі особини, зайняті своїми справами і безплідні. До розмноження здатна лише матка, яка виробляє яйця нових працівників. Вона центральна фігура в сімействі і живе набагато (іноді в десятки разів) довше за інших. Якщо матка помре, смерть загрожує всім.

  Однак у деяких видів мурах робочі особини зберігають репродуктивну систему. У разі необхідності такі комахи здатні стати гамергатами і продовжити розмноження. Це досить глибока перебудова організму, яка супроводжується навіть зміною розмірів мозку. При цьому тривалість їх життя різко збільшується.

  Гамергати мурах Harpegnathos живуть уп’ятеро довше робочих, але якщо комаха повертається в стерильний стан, термін її життя знову скорочується. Такі маніпуляції привернули увагу біологів з Університету Нью-Йорка, які вирішили з’ясувати, які механізми дають мурашкам цю незвичайну здатність.

  Вчені порівняли експресію генів у робочих особин і гамергатів ідійських стрибаючих мурах (Harpegnathos saltator). З’ясувалося, що при переході в нову касту активується синтез інсуліну, запускаючи різноманітні сигнальні шляхи, пов’язані з ним. Про це Денні Рейнберг (Danny Reinberg) і його колеги пишуть в статті, опублікованій в журналі Science.

  Інсулін – один з найважливіших гормонів тварин, його ключова роль полягає в регулюванні утилізації глюкози в організмі. Однак цим функції інсуліну далеко не обмежуються. Він бере участь у безлічі клітинних сигнальних шляхів, запускаючи синтез жирів і білків, впливає на метаболізм в цілому і різні інші фізіологічні процеси, що протікають в різних тканинах.

  Так, посилене виробництво інсуліну у гамергатів активує сигнальний шлях MAPK, який стимулює роботу яєчників. До них надходять ліпіди, посилюється синтез вітеллогеніна — білка, необхідного для формування яєць. Все це дає гамергатам здатність до розмноження.

  З іншого боку, підвищені кількості інсуліну повинні також активувати сигнальний шлях AKT, приводячи до зменшення тривалості життя. Щоб цього не відбувалося, в яєчниках гамергатів синтезується протеїн Imp-L2, аналог інсуліну, який послаблює деякі його ефекти. Imp-L2 блокує роботу другого сигнального шляху, і термін життя комах навіть збільшується. Поки не ясно, чому ця молекула впливає на одні сигнальні шляхи, але не позначається на інших. Можливо, нові дослідження дозволять це з’ясувати.