Forskere fra Queen Mary University of London har fundet ud af, at skadelige mutationer, der ophobes i brandmyrens sociale kromosom, forårsager dets nedbrydning.
Kromosomet, først opdaget af forskere ved universitetet i 2013, kontrollerer, om ildmyrekolonien har enten én dronning eller flere dronninger. At have disse to forskellige former for social organisering betyder, at arten let kan tilpasse sig forskellige miljøer og har resulteret i, at de er blevet en meget invasiv skadedyr over hele verden, der lever op til deres latinske navn Solenopsis invicta, der betyder "den uovervindelige"."
Til den nye undersøgelse, offentliggjort i eLife, udførte forskerholdet for første gang detaljerede analyser af aktivitetsniveauerne af alle generne i det sociale kromosom for at forstå, hvordan det virker og dets udvikling. De fandt ud af, at skadelige mutationer akkumuleres i en version af de sociale kromosomer, hvilket får den til at degenerere. Resultaterne viste også, at det meste af den seneste udvikling af disse kromosomer stammer fra forsøg på at kompensere for disse skadelige mutationer.
Naturlig selektion er den vigtigste evolutionære mekanisme, der hjælper med at optimere gener over generationer, men norm alt kan den ikke samtidigt optimere gener for to forskellige typer social organisation inden for en art.
For at overvinde denne evolutionære konflikt, grupperer sociale kromosomer gener, der er tilpasset hver type social form. Resultaterne af den nye undersøgelse viser, at denne løsning forhindrer fjernelse af skadelige mutationer fra genomet, og som følge heraf ophobes disse mutationer over tid og begynder at dominere systemets skæbne.
De sociale kromosomer i ildmyrer er et sjældent eksempel på en direkte sammenhæng mellem gener og social adfærd. De virker på samme måde som X- og Y-kromosomerne hos mennesker, som bestemmer køn.
Denne opdagelse har bredere økologiske og medicinske implikationer, fordi genomiske strukturer, der ligner sociale kromosomer og kønskromosomer, ikke kun kan hjælpe arter med at tilpasse sig skiftende miljøer, men også understøtte sygdomme som kræft.
Dr. Martínez-Ruiz, hovedforfatter af undersøgelsen fra Queen Mary University of London, sagde: "Vores resultater viser, at den indledende fordel ved naturens kombination af gener til et soci alt kromosom har en pris. En million år senere ser de fleste af forskellene mellem sociale kromosomer skyldes akkumulering af negative mutationer."
"Vi ser også, at resten af genomet tilpasser sig meget hurtigt som reaktion på negative mutationer," tilføjede Dr. Wurm, læser i bioinformatik hos Queen Mary og seniorforfatter af undersøgelsen."Sådan fungerer evolution ved at tilføje patches til uperfekte løsninger, snarere end ved at finde den mest effektive løsning."
"På trods af degenerationen af de sociale kromosomer, er det usandsynligt, at ildmyrerne mister dem snart. Dette ville kræve endnu en større kromosomomlægning - sådanne hændelser er sjældne og norm alt dødelige," fortsætter Dr. Wurm. "Men over lange evolutionære tidsskalaer er alt muligt. De fleste af de 20.000 arter af myrer har enten kun enkelt-dronningkolonier eller kun multiple-dronningkolonier. Vi forsøger nu at forstå, om sociale kromosomer er nødvendige for ændringer i sociale organisation."
Undersøgelsen bygger på tidligere forskning fra forfatterne om udviklingen af sociale kromosomer. De har tidligere identificeret forskelle i gener til kemisk kommunikation, der kan være ansvarlige for at opfatte dronninger, viste, at ét soci alt kromosom er fordoblet i størrelse, og at dette sociale kromosom mangler genetisk mangfoldighed.
