Происхождение общественных насекомых
Возможно, многие из вас задавались вопросом, как так вышло, что некоторые насекомые живут колониями и делятся на рабочих и королев? Недавно я наткнулась на книжечку с ответом на этот вопрос (насколько он был раскрыт на тот момент) из серии советского ежемесячника, и в этой статье коротко перескажу ее суть.
Конечно же, все завязано на эволюции, естественном отборе, выгоде и эффективности. Книжка рассматривает процесс становления колоний на примере ос, которые в настоящее время широко представлены в самых разных проявлениях общности, но эту же логику можно приложить и к муравьям (их родственники, кста), термитам и пчелам.
В основе перехода от одиночного существования к коллективному лежит развитие методов заботы о потомстве.
Ученые выделяют несколько последовательных стадий:
- 1 - самка беспорядочно рассеивает свои яйца где попало. Может, даже сбрасывает их на лету, как крокодило-бомбадило.
Таких видов не так много. Можно догадаться, почему.
- 2 - самка откладывает яйца рядом с источником пищи.
Например, бабочки кладут будущих гусеничек на листики, которые те и будут есть, когда вылупятся.
- 3 - самка защищает яйца защитной оболочкой.
Это может быть откладывание яиц в почву, внутрь листа или обволакивание их воском, пушком и другими секретами, выделяемыми специальными железами.
- 4 - самка некоторое время остается с яйцами и личинками и охраняет их от угроз.
Самая большая угроза потомству от всяких хищников. Яйца богаты белками и всегда желанны. Клопихи, например, накрывают яйца своим телом и отгоняют паразитов, а уховертки периодически облизывают свои яйца, без чего те уже не способны разиваться.
- 5 - самка откладывает яйца в укрытие, созданное гнездо и закладывает туда заранее пищу для личинок.
Яйца замурованы с едой, и личинки развиваются и питаются, покидая гнездо подросшими или уже взрослыми особями. Так делают жуки-навозники и жуки-могильщики, откладывая яйца в заготовленный навоз или трупик соответственно и прикапывают их землей. При этом родитель может остаться и некоторое время заботиться о молодняке.
- 6 - самка остается со своим потомством, защищает его и снабжает пищей.
Это уже очень сложное поведение, которое встречается у общественных насекомых и нечасто у одиночных. Еда не запасается консервами, а добывается охотой. Однако, самка еще не встречается со взрослым потомством, улетая раньше.
- 7 - потомство остается вместе с матерью и совместно выращивает новое поколение.
Мать заботится о потомстве до конца, а часть дочерей остается и расширяет гнездо, экономя силы и ресурсы на строительстве за счет уже имеющихся общего входа и стен. При этом каждая особь отдельно откладывает яйца и кормит своих потомков, но охраняют вход по очереди, пока другие ищут пищу для молодняка.
- 8 - взрослые особи совместно заботятся о новом поколении, не делая различий, чьи это потомки.
Сохраняются преимущества прошлого этапа и добавляется новое. Такая взаимоподдержка помогает выживать коллективу, когда у кого-то одного неудача на охоте.
Кстати, вы задумывались, почему соты у насекомых выглядят, как правильные шестигранники?
На самом деле это круги, которые давят друг на друга со всех сторон, что в итоге и выглядит, как шестигранник.
- 9 - появление рабочих бесполых особей в первом поколении.
Предпоследний этап, в котором первое поколение потомков рождается неспособным к репродукции и помогает кормить и выращивать следующее, которое в свою очередь будет способно к размножению и покидает гнездо.
- 10 - полноценное разделение колонии на касты, рабочие особи в каждом поколении.
Переход от 9-ой стадии к 10-ой может показаться резким, так и есть, в нем происходит множество последовательных изменений, которые разделяют условно общественных насекомых от полноценно общественных. Далее я назову известные механизмы этого перехода.
Питание
Одинокая царица кормит с десяток-два личинок и недокармливает, из-за чего первое поколение появляется недоразвитым. Репродуктивная система не работает, а сами осы могут быть даже мельче царицы в размере.
Зато следующее поколение они вскармливают все вместе, снабжая достаточным количеством еды, и появляются новые царицы, что улетают, основывают свои гнезда и повторяют цикл.
Казалось бы, зачем рабочим осам вообще работать и стараться? Ответ на это лежит во втором механизме.
Есть мнение, что рабочие особи помогают выращивать потомство матери, потому что оно им роднее по генам, чем свое собственное из-за того, что отец имеет один набор хромосом.
Это делает всех сестер родственниками уже на 50%, плюс четвертинка от двойного гена матери. Свое потомство же будет иметь степень родства только в 50%.
Доминирование
Рабочие, конечно же, ленивы и не горят желанием работать, а потому царица (зачастую большего размера) начинает над ними доминировать, агрессивно набрасываться, бить лапками и вставать на дыбы устрашая. Изредка случаются настоящие потасовки.
Она может привлечь внимание рабочего и привести его к хранилищу провизии, как бы намекая, что надо делать. И рабочие идут работать.
Доминирование может иметь и другое проявление. Сам факт агрессии вводит угнетенных в стресс и "отключает" репродукцию даже у полноценных особей-потомков.
У ос могут даже выстраиваться целые иерархии доминирования с уровнями в пирамидку, а если убрать из такой колонии царицу, то ее место занимается другая и начинает размножаться вместо нее, не имея давления на себя.
В дальнейшем появляется и другой элемент доминирования.
Феромоны
Помимо прямой агрессии царица выделяет вещества, которые также подавляют способность к размножению других особей. Они разносятся внутри улья через контакты между рабочими, слизывающими их с царицы при очистке. У более развитых видов феромоны почти или полностью замещают агрессию (как у муравьев). Они же влияют и на развитие личинок и контролируют рацион их питания, не давая появиться новым царицам.
Но по мере роста колонии феромонов начинает не хватать, и из личинок начинают появляться новые полноценные царицы. Они строят свою сеть доминирования и могут отделяться от родной колонии, основывая свою собственную.
Конечно, существует множество видов общественных насекомых с самым разным устройством. Есть и муравьи, что имеют по несколько цариц в колонии или даже рабочих, любой из которых способен заменять царицу после смерти. Они как раз отголосок переходных этапов. А есть и общественные пауки, которые только в начале своего пути, но уже могут совместно кормить общее потомство или отгонять его, держась особняком среди остальных.
Развитые муравьи и термиты способны через питание и феромоны даже контролировать развитие молодняка, получая на выходе рабочего, солдата, лучника или молодых цариц.
Нам еще не известно все, но общее направление ученые нащупали. Например, у некоторых ос половину рациона питания составляет секрет, который выделяют личинки после кормежки. Поэтому возникновение общественности может идти и со стороны потомства вдобавок к влиянию родителя.