דבורת דבש עם שני אבות בלי אמא

דבורת דבש נשית עם שני אבות - ואין אם - התגלתה; הראשון אי פעם מסוגה שנצפה בטבע

מאת GrrlScientist עבור פורבס | @GrrlScientist

עובדת דבורת דבש (Apis mellifera). (קרדיט: Cumnor Hill, Sharp Photography / CC BY-SA 3.0)

צוות מדענים גילה דבורת דבש נשית שיש לה שני אבות - ואין אם - הראשונה אי פעם מסוגה שנצפתה בטבע. דבורים נקבות, נמלים וצרעות (Hymenoptera) נובעות מביצים מופרות שיש להן סט אחד של כרומוזומים מכל הורה, ואילו הזכר נובע מביצים לא מופרות. אצל דבורי דבש, נקבות - מלכות ועובדות - יש בסך הכל 32 כרומוזומים, ואילו לזכרים (מל"טים) יש רק כמחצית רבים יותר.

"בהגדרה בכל ההפלודיפלואידים (דבורים, נמלים וצרעות) הזכר הוא haploid - נוצר מביצה לא מופרית, כלומר יש לו רק מערכת כרומוזומים אחת מאמה," אמרה הביולוגית המולקולרית, שרה אדמדור, סופרת המחקר והמחקר סטודנט לתואר שני בביולוגיה באוניברסיטת סידני, במייל.

מערכת קביעת המין haplodiploid מאפשרת פיתוח מגוון מדהים של תופעות ביולוגיות, כולל שיבוט נשי, שיבוט גברים - וגינדרומורפי. לגיננדרומורף יש מאפיינים זכריים ונשיים כאחד ותערובת של רקמות משני המינים (ref). גיננדרומורפים שונים מהרמפרודיטים, שיש להם איברי רבייה זכריים ונקביים כאחד.

אצל דבורי דבש, גיננדרומורפים מתפתחים בדרך כלל משילוב של זיגוטה דיפלואידית ורקמה גברית חוסמית שמקורם בזרע שני (ref & ref). הדבר מתאפשר על ידי העובדה שדבורי הדבש הן פוליספרמיות, מצב בו יותר מזרע אחד נכנס לביצה ומתמזג לאשכול התאים הראשוני. לאחר מכן, תאים אלה מתחילים להתחלק ולהוליד רקמות שהופכות לחלק מהעובר המתפתח.

אבל מה גורם לדבורת גננדרומורף? זו הייתה אחת השאלות שהניעו את גב 'אדאמור ועמיתיה לבצע מחקר זה (ref) באמצעות כמה "דבורים לא תקינות" שנאספו על ידי חוקרת אחרת תוך כדי ביצוע מחקר קודם.

דבורי דבש אירופאיות (Apis mellifera) באוסטרליה. (קרדיט: CSIRO / CC 3.0)

"הדבורים האלה היו מוזרות מכיוון שמדובר בגיננדרומורפים (פסיפסי מין): יש להם קטעים שנראים זכר וקטעים שנראים נקביים", צייץ מחבר משותף, איזובל רונאי, שהיה אז סטודנט לתואר שני באוניברסיטת סידני. בטוויטר (פתיל). "לדוגמא, עיני דבורי הדבש הזכריות גדולות בהרבה מעיני הנשים ולגיננדרומורף זה יש עין גברית על גוף נשי."

עיני דבורי הדבש הזכריות גדולות בהרבה מעיני הנשים ולגיננדרומורף זה יש עין גברית על גוף נשי. (קרדיט: Aamidor & Ronai, 2018, באמצעות טוויטר.)

למרות שגיננדרומורפים עשויים לנבוע ממוטציה גנטית נדירה, לא ברור כיצד ומדוע הם מופיעים. האם זה תלוי בטמפרטורה? תאונה התפתחותית? או ...?

כדי לזהות מה גורם לגיננדרומורפים בדבורי דבש וכדי להבין טוב יותר את הגמישות בהתרבות דבורי הדבש, הגבירה אדמדור ומשתפי הפעולה שלה גזרו 11 דבורי דבש גינאנדרומורפיות שהועלו לאחרונה ממושבה אחת ובדקו את המורפולוגיה של רקמות שונות בתוך כל דבורה כדי לזהות את המין שלה.

"שרה ואני בילינו כמה ימי כיף ביחד בניתוח הדבורים המוזרות האלה", צייץ את ד"ר רונאי. "שרה הייתה מנתחת בהמשך את הרקמות בטכניקה גנטית באמצעות מיקרו-סאטליטים כדי לקבוע את האם והאב (ים) של הדבורים הללו - אותה טכניקה משמשת לבדיקות אבהות בבני אדם."

גב 'אדאמור ומשתפי הפעולה שלה מצאו "תערובת אקראית" של איברים זכריים ונקביים בדבורים המוזרות הללו. הם גילו כי בחמישה מהגיננדרומורפים היו שחלות תקינות.

"כמו כן, לשלוש דבורים היו שחלות גדולות כמו מלכה ולא שחלות עובדות קטנות", צייץ ד"ר רונאי.

רק בגינדרומורף אחד היו אברי רבייה גברית תקינים ואילו לשניים אחרים היו אברי רבייה חלקיים.

"שרה ואני ניתקנו את כל הדבורים שנראו ממש מוזרות ואמרתי לה שעלינו לנתח את הדבורה האחרונה, נקבה שנראית רגילה מאותה מושבה כדי שנוכל להשוות את האנטומיה," צייץ ד"ר רונאי. "לאחר הניתוח דבורה נוספה לניתוח הגנטי של שרה כבקרה."

ניתוח גנטי גילה כי לתשעה מתוך 11 הגיננדרומורפים היו שניים או שלושה אבות. למרבה הפלא, לגיננדרומורף אחד - השליטה הנשית הנורמלית לכאורה - היו למעשה שני אבות ולא אם - אירוע שיכול היה לנבוע רק ממיזוג זרע.

"הניתוח הגנטי של שרה של הגיננדרומורפים גילה שגם לדבורה אחת היו 4 הורים (שלושה אבות ואם)!" ד"ר רונאי צייץ.

"כדי להבהיר, התרשים של שרה מראה איפור מורפולוגי וגנטי של 11 הדבורים. רקמה נשית (אדומה) ורקמה זכרית (כחולה). הגונדות של כל דבורה מסומנות בעננים צבעוניים שונים. כל אב (14X) מיוצג על ידי זרע בצבע שונה. אמא הוצגה בכתר ", הוסיף ד"ר רונאי בציוץ נוסף.

סיכום ההורות של 11 דבורי הדבש המוזרות. (קרדיט: שרה אדאמדור, באדיבות איזובל רונאי באמצעות טוויטר.)

"זה הדיווח הראשון על תופעות של דבורה עם שני אבות ושום אם בהמינופטרה", סיכמה גב 'אדאמור.

"הדבורה הנקבית שהייתה לה שני אבות שנוצרו על ידי מיזוג של שני זרעים היא הראשונה שדווחה בהפלודיפלואידים והיא תופעה מעניינת בהתחשב בכך שניסיונות לאיחוי שני זרעים אצל יונקים לא [נמצאו] כמתאפשרים", הגבירה גב 'אדאמור. בדוא"ל.

ממצא זה מדגיש את הגמישות בהתרבות חרקים חברתיים ובמבנים חברתיים ברמה פוטנציאלית חדשה.

"אנו מראים שכאן אנשים מורכבים משלושה ואפילו ארבעה מקורות הוריים (אם אחת ואבות 2-3) שעדיין יוצרים דבורה חיה", הצביעה גב 'אדאמור במייל.

מחקר זה מתחיל להרחיב את ההבנה המוגבלת שלנו לגבי הדרכים החריגות באמת בהן בעלי חיים מיניים יכולים להמזג את הגנום שלהם.

האם גיננדרומורפים מספקים תועלת אבולוציונית כלשהי לדבורי הדבש?

"אין שום יתרון אבולוציוני לגיננדרומורפים," ענתה גב 'אדאמור. "אנו מניחים שגיננדרומורפים הם טעויות גנטיות." לדברי הגב 'אדאמדור, כאשר מספר גדול של גיננדרומורפים נמצאים בכוורת אחת, יש להניח כי המלכה נושאת את המוטציה.

קבוצה נוספת של מתמטיקה, הנמלים, עשויה להפיק תועלת אבולוציונית מגיננדרומורפים.

"בנמלים הוצע כי ייתכן שגיננדרומורפים הניעו את ההתפתחות של צוותי העובדים הדימורפים," הוסיפה גב 'אדאמור בדוא"ל. "אך לא סביר שזה יקרה בדבורי דבש מכיוון שיש רק סוג עובד אחד."

גינאנדרומורפים נצפו גם במינים אחרים, כולל חרקים אחרים (כתבתי כאן גיננדרומורפים פרפר), כמה סרטנים וכמה מיני ציפורים (כתבתי על גיננדרומורפי בציפורים ובעלי חיים אחרים כאן, כאן וכאן) . עם זאת, בשום מקרה מעולם לא זוהתה מוטציה גנטית שמעוררת התפתחות של גיננדרומורפים.

"מעבר לדוגמאות הידועות שכבר קיימות, ישנן ככל הנראה מערכות חברתיות יוצאת דופן לא פחות שעדיין לא זוהו ואף לא דמיינו אותן", כתבו גב 'אדאמור ומשתפי הפעולה שלה.

מקור:

שרה א 'אמידור, בוריס יגונד, איזובל רונאי ובנג'מין פ. אלרויד (2018). פסיפסי מין בדבורת הדבש: כיצד ההפלודיפלואידי מאפשר את התפתחותן של צורות רבייה חדשות בספר Hymenoptera חברתי, מכתבי ביולוגיה, שפורסם באינטרנט ב 28 בנובמבר 2018 לפני הדפס | doi: 10.1098 / rsbl.2018.0670

הערה: היצירה הזו נערכה ב- 29 בנובמבר 2018 כך שתכלול את התגובות והתמונות של הציוץ של איזובל רונאי.

פורסם במקור בפורבס ב- 28 בנובמבר 2018.