Пчелиные матки, спаривающиеся с двумя самцами, чаще подвергаются казни

Исследование Университета Сассекса и Университета Сан-Паулу показывает, что матки безжальных пчёл имеют повышенный риск быть казнёнными рабочими пчёлами, если они спариваются с двумя, а не с одним самцом.

Как указано в статье профессора Фрэнсиса Рэтникса (Университет Сассекса) и его коллег Айртона Воллет-Нето и Веры Императрис-Фонсеки (Университет Сан-Паулу), опубликованной в ведущем эволюционном журнале American Naturalist, колония может убить свою матку из-за качества потомства.

Причина — генетика определения пола и «совпадающее спаривание»

У пчёл пол особи зависит от одного генетического локуса — локуса определения пола.

• Нормальные самцы развиваются из неоплодотворённого яйца и имеют один набор хромосом (от матери) и один половой аллель.
• Оплодотворённое яйцо имеет два набора хромосом. Если два половых аллеля разные — развивается самка (рабочая пчела). Если аллели одинаковые — развивается диплоидный самец, который не может размножаться и бесполезен для колонии.

Диплоидные самцы появляются в результате «совпадающего спаривания», когда половой аллель самца совпадает с одним из двух аллелей матки. В этом случае 50% оплодотворённых яиц от спермы этого самца станут диплоидными самцами. Рабочие пчёлы, обнаружив таких самцов, обычно казнят матку.

Риск казни при двойном спаривании

Если матка спаривается с двумя самцами, её шанс на «совпадающее спаривание» удваивается, но доля диплоидных самцов в потомстве снижается с 50% до 25%. Однако рабочие пчёлы с одинаковой вероятностью казнят матку, производящую 25% диплоидных самцов, и матку, производящую 50%. Таким образом, при спаривании с двумя самцами риск казни для матки удваивается, что объясняет, почему естественный отбор благоприятствует однократному спариванию у безжальных пчёл.

Парадокс множественного спаривания

Интересно, что если бы матка спаривалась с четырьмя самцами, это снизило бы риск казни. В случае совпадающего спаривания доля диплоидных самцов составила бы всего 12.5%, что недостаточно для казни матки рабочими. Однако для эволюции от однократного к множественному спариванию необходим промежуточный этап двойного спаривания, который наказывается отбором из-за высокой смертности маток. Это, по мнению исследователей, объясняет, почему матки безжальных пчёл «застряли» на однократном спаривании.