Một con ong mật có hai cha và không có mẹ

Một con ong mật có hai người cha - và không có mẹ - đã được phát hiện; lần đầu tiên của cô ấy được quan sát trong tự nhiên

bởi GrrlSellectist cho Forbes | @GrrlSellectist

Nữ công nhân ong mật (Apis mellifera). (Tín dụng: Cumnor Hill, Nhiếp ảnh sắc nét / CC BY-SA 3.0)

Một nhóm các nhà khoa học đã phát hiện ra một con ong mật cái có hai người cha - và không có mẹ - là loài đầu tiên được quan sát trong tự nhiên. Ong, kiến ​​và ong bắp cày (Hymenoptera) phát sinh từ trứng được thụ tinh có một bộ nhiễm sắc thể từ mỗi bố mẹ, trong khi con đực là kết quả của trứng không thụ tinh. Ở ong mật, con cái - nữ hoàng và công nhân - có tổng cộng 32 nhiễm sắc thể, trong khi con đực (máy bay không người lái) chỉ có một nửa.

Theo định nghĩa trong tất cả các haplodiploids (ong, kiến ​​và ong bắp cày), con đực là đơn bội - được tạo ra từ một quả trứng không thụ tinh, có nghĩa là nó chỉ có một bộ nhiễm sắc thể từ mẹ của nó, Sarah, nhà sinh học phân tử, Sarah Aamidor, tác giả chính của nghiên cứu và cho biết. một sinh viên tốt nghiệp ngành sinh học tại Đại học Sydney, trong email.

Hệ thống xác định giới tính haplodiploid cho phép phát triển một loạt các hiện tượng sinh học đáng chú ý, bao gồm cả nhân bản nữ, nhân bản nam - và gynandromorphy. Một gynandromor có cả đặc điểm nam và nữ và sự pha trộn mô từ cả hai giới tính (ref). Gynandromor khác với lưỡng tính, có cả cơ quan sinh sản nam và nữ.

Ở ong mật, gynandromor thường phát triển từ sự kết hợp của hợp tử lưỡng bội và mô đực đơn bội có nguồn gốc từ tinh trùng thứ hai (ref & ref). Điều này được thực hiện bởi thực tế là ong mật là đa tinh thể, một tình huống có nhiều hơn một tinh trùng xâm nhập vào trứng và hợp nhất với cụm tế bào ban đầu. Những tế bào này sau đó bắt đầu phân chia và tạo ra các mô trở thành một phần của phôi đang phát triển.

Nhưng những gì gây ra một con ong mật gynandromor? Đây là một trong những câu hỏi thúc đẩy cô Aamidor và các đồng nghiệp của mình thực hiện nghiên cứu này (ref) bằng cách sử dụng một số con ong bất thường, được một nhà nghiên cứu khác thu thập trong khi thực hiện một nghiên cứu trước đó.

Ong mật châu Âu (Apis mellifera) ở Úc. (Tín dụng: CSIRO / CC 3.0)

Những con ong này rất kỳ lạ bởi vì chúng là gynandromor (khảm tình dục): chúng có bit trông giống đực và bit trông giống nữ, Isobel Ronai, đồng thời là sinh viên tốt nghiệp tại Đại học Sydney, đã tweet trên Twitter (chủ đề). Ví dụ, mắt ong mật ong đực lớn hơn nhiều so với mắt cái và gynandromor này có mắt đực trên cơ thể phụ nữ.

Mắt ong mật đực lớn hơn nhiều so với mắt cái và gynandromor này có mắt đực trên cơ thể phụ nữ. (Tín dụng: Aamidor & Ronai, 2018, qua Twitter.)

Mặc dù gynandromor có thể là kết quả của một đột biến gen hiếm gặp, nhưng không rõ chúng xuất hiện như thế nào và tại sao chúng xuất hiện. Có phụ thuộc nhiệt độ? Một tai nạn phát triển? Hoặc là … ?

Để xác định nguyên nhân gây ra gynandromor ở ong mật và để hiểu rõ hơn về tính linh hoạt của sinh sản của ong mật, cô Aamidor và các cộng tác viên đã mổ xẻ 11 tổ ong gynandromorph mới xuất hiện từ một thuộc địa duy nhất và kiểm tra hình thái của các mô khác nhau trong mỗi con ong.

Sau đó, Sarah và tôi đã dành vài ngày vui vẻ để cùng nhau mổ xẻ những con ong kỳ lạ này, đã tweet Tiến sĩ Ronai. Sau đó, Sarah Sarah sẽ phân tích các mô bằng một kỹ thuật di truyền bằng cách sử dụng microsatellites để xác định mẹ và cha của những con ong này - kỹ thuật tương tự được sử dụng cho các xét nghiệm quan hệ cha con người.

Cô Aamidor và các cộng tác viên của mình đã tìm thấy một hỗn hợp ngẫu nhiên của các cơ quan nam và nữ trong những con ong kỳ lạ này. Họ cũng phát hiện ra rằng năm trong số các gynandromor có buồng trứng bình thường.

Ngoài ra, ba con ong có buồng trứng lớn như nữ hoàng chứ không phải buồng trứng của công nhân nhỏ, bác sĩ Ronai đã tweet.

Chỉ có một gynadromor có cơ quan sinh sản nam bình thường trong khi hai người khác có cơ quan sinh sản một phần.

Sau đó, Sarah và tôi đã mổ xẻ tất cả những con ong trông rất kỳ lạ và tôi đã nói với cô ấy rằng chúng ta nên mổ xẻ con ong cuối cùng, một con cái trông bình thường từ cùng thuộc địa để chúng ta có thể so sánh giải phẫu, bác sĩ Ronai đã tweet. Sau khi mổ xẻ, con ong đã được thêm vào phân tích di truyền của Sarah như một sự kiểm soát.

Phân tích di truyền cho thấy chín trong số 11 gynandromor có hai hoặc ba người cha. Đáng kinh ngạc, một gynandromor - sự kiểm soát của phụ nữ dường như bình thường - thực sự có hai người cha và không có mẹ - một sự kiện chỉ có thể xảy ra do sự hợp nhất của tinh trùng.

Phân tích di truyền của gynandromor của Sarah Sarah cũng phát hiện ra rằng một con ong có 4 bố mẹ (ba cha và một mẹ)! Bác sĩ Ronai đã tweet.

Để làm rõ, sơ đồ của Sarah cho thấy hình thái di truyền và hình thái của 11 con ong. Mô nữ (màu đỏ) & mô nam (màu xanh). Các tuyến sinh dục của mỗi con ong được chỉ định bởi các đám mây màu khác nhau. Mỗi người cha (14x) được đại diện bởi một tinh trùng có màu khác nhau. Mẹ hiển thị với vương miện, tiến sĩ Ronai thêm vào một tweet khác.

Tóm tắt về cha mẹ của 11 con ong mật lạ. (Tín dụng: Sarah Aamidor, lịch sự của Isobel Ronai qua Twitter.)

Đây là báo cáo đầu tiên về một hiện tượng của một con ong có hai người cha và không có mẹ trong màng trinh, bà Aamidor kết luận.

Con ong cái có hai người cha được tạo ra bởi sự hợp nhất của hai tinh trùng là báo cáo đầu tiên về haplodiploids và là một hiện tượng thú vị khi xem xét việc cố gắng hợp nhất hai tinh trùng ở động vật có vú đã không thể tìm thấy, cô Aamidor đã xây dựng trong email.

Phát hiện này nhấn mạnh tính linh hoạt cho sinh sản côn trùng xã hội và các cấu trúc xã hội cấp thuộc địa mới lạ.

Chúng tôi chỉ ra ở đây các cá nhân gồm có ba và thậm chí bốn nguồn gốc của cha mẹ (một người mẹ và 2 người cha3) vẫn tạo ra một con ong sống, bà Aamidor chỉ ra trong email.

Nghiên cứu này bắt đầu mở rộng hiểu biết hạn chế của chúng ta về những cách thực sự khác thường mà động vật tình dục có thể hợp nhất bộ gen của chúng.

Do gynandromor cung cấp một số loại lợi ích tiến hóa cho ong mật?

Không có lợi thế tiến hóa nào đối với gynandromor, cô Aamidor trả lời. Voi Chúng tôi cho rằng gynandromor là sai lầm di truyền. Theo bà Aamidor, khi một số lượng lớn gynandromor được tìm thấy trong một tổ ong, người ta cho rằng nữ hoàng mang đột biến.

Một nhóm khác của màng trinh, loài kiến, có thể thu được lợi ích tiến hóa từ gynandromor.

Trong kiến, người ta đã gợi ý rằng gynandromor có thể đã thúc đẩy sự tiến hóa của các nhân viên lưỡng hình, cô Aamidor đã thêm vào email. Tuy nhiên, điều này khó có thể xảy ra ở ong mật vì chỉ có một loại công nhân.

Gynandromor cũng đã được quan sát thấy ở các loài khác, bao gồm cả các loài côn trùng khác (tôi đã viết về bướm gynandromor ở đây), một số loài giáp xác và một vài loài chim (Tôi đã viết về gynandromorphy ở chim và các động vật khác ở đây, ở đây và ở đây) . Tuy nhiên, không có trường hợp nào có đột biến gen từng được xác định gây ra sự phát triển của gynandromor.

Ngoài những ví dụ đã được biết đến này, có khả năng sẽ có những hệ thống xã hội phi thường như nhau chưa được xác định hoặc thậm chí không thể tưởng tượng được, cô bà Aamidor và các cộng tác viên của mình đã viết.

Nguồn:

Sarah E. Aamidor, Boris Yagound, Isobel Ronai và Benjamin P. Oldroyd (2018). Khảm tình dục trong ong mật: làm thế nào haplodiploidy làm cho sự phát triển của các hình thức sinh sản mới lạ trong Hymenoptera xã hội, Biology Letters, được xuất bản trực tuyến vào ngày 28 tháng 11 năm 2018 trước khi in | doi: 10.1098 / rsbl.2018,0670

LƯU Ý: Tác phẩm này đã được chỉnh sửa vào ngày 29 tháng 11 năm 2018 để bao gồm các bình luận và hình ảnh tweet của Isobel Ronai.

Được xuất bản lần đầu tại Forbes vào ngày 28 tháng 11 năm 2018.