Формирование королевы: путь к "трону" у бумажных ос начинается раньше, чем считалось

Социальный статус у бумажных ос устанавливается в более раннем возрасте, чем предполагали учёные, говорится в исследовании, опубликованном в журнале PLoS ONE.

В отличие от многих общественных насекомых с фиксированными с рождения кастами, различающимися внешне, общество бумажных ос более гибкое — все касты выглядят одинаково, и любая самка может подняться по социальной лестнице и стать королевой. Однако молекулярный анализ показывает, что социальная иерархия бумажных ос менее гибкая, чем кажется. Учёные утверждают, что будущие королевы начинают отличаться от своих сестёр более низкого статуса задолго до взросления.

Бумажные осы Polistes metricus — стройные красно-коричневые осы с чёрными крыльями, обычные для Среднего Запада и юго-востока США. В скрытых под карнизами и балками бумажных зонтикообразных гнёздах кипит сложная общественная жизнь.

Самки ос развиваются в одну из двух каст, выполняющих разные роли в гнезде. Молодые королевы не работают и в итоге покидают гнездо, чтобы размножаться и править собственными колониями. Рабочие же отказываются от размножения и всю жизнь защищают гнездо и выращивают своих братьев и сестёр.

"Все потомки выглядят одинаково, но одни работают, а другие — нет", — сказал ведущий автор Джеймс Хант. — "Рабочие — это те, кто вылетает и жалит вас, если почувствует угрозу для колонии".

Хант и его коллеги хотели выяснить, существуют ли скрытые молекулярные механизмы, направляющие одних ос на путь рабочих, а других — на путь королев. "Многие учёные считают, что социальный статус бумажных ос не определяется до достижения ими взрослого состояния, но некоторые полагают, что всё сложнее", — отметил Хант.

Исследователи измерили активность генов и уровни белков у личинок бумажных ос до того, как они приняли на себя разные роли.

Хотя все личинки выглядят и ведут себя одинаково, учёные обнаружили несколько различий в развитии, предрасполагающих их к той или иной касте.

Личинки, которые становятся королевами, имеют высокий уровень группы белков, позволяющих им пережить зиму и размножаться в следующем году. У тех же, кто станет рабочими, эти белки находятся на низком уровне, и они живут гораздо меньше. "У тех, кто становится рабочими, меньше возможностей для социального роста. Они могут выглядеть так же, как будущие королевы, но сильно предрасположены к роли рабочего", — пояснил Хант.

У будущих королев также была выше активность нескольких генов, участвующих в определении касты у других, более эволюционно молодых насекомых с более заметными различиями между кастами. "Бумажные осы и медоносные пчёлы разделены 100 миллионами лет эволюции, но мы видим у ос некоторые из тех же паттернов генов и белков, которые приводят к разным типам взрослых особей у пчёл", — объяснил он.

Результаты помогают пролить свет на формирование социального поведения насекомых. "Иногда утверждается, что взрослые осы фактически выбирают стать рабочими, чтобы помочь своей матери размножаться и растить сестёр — отсюда и термин 'альтруистическое поведение'", — сказал Хант. — "Мы же обнаружили, что на самом деле этот выбор ограничен тем, как они развиваются в личиночной стадии".

Результаты работы команды были опубликованы в онлайн-выпуске PLoS ONE от 17 мая.