ราชินีมดสามารถวางไข่ที่ฟักออกมาเป็นสายพันธุ์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ท้าทายหลักการพื้นฐานทางชีววิทยา

นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบสิ่งที่ดูเหมือนจะทำลายกฎพื้นฐานของชีววิทยา ราชินีมด Iberian harvester สามารถวางไข่ที่ฟักออกมาเป็นตัวผู้ของสายพันธุ์ที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง คือมด builder harvester การค้นพบนี้ได้จุดประกายการอภิปรายอย่างเข้มข้นเกี่ยวกับความหมายของการเป็นสายพันธุ์และวิวัฒนาการทำงานในรูปแบบที่เราไม่เคยจินตนาการมาก่อน

การค้นพบนี้มาจากนักวิจัยที่ศึกษาอาณาจักรมดตามถนนในฟาร์มใกล้เมือง Lyon ประเทศ France พวกเขาพบว่าในจำนวนมดหลายพันตัวในแต่ละอาณาจักร ตัวผู้เพียงไม่กี่ตัวที่มีอยู่เป็นของสองสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน บางตัวเป็นมด Iberian harvester ที่มีขน ในขณะที่ตัวอื่นเป็นมด builder harvester ที่เกือบไม่มีขน การตรวจ DNA ยืนยันว่าตัวผู้ทั้งสองประเภทมาจากราชินี Iberian ตัวเดียวกัน

การเปรียบเทียบสายพันธุ์

• มดเก็บเมล็ด Iberian (Messor ibericus): ตัวผู้มีขน กระจายพันธุ์อย่างแพร่หลาย
• มดเก็บเมล็ด Builder (Messor structor): ตัวผู้เกือบไม่มีขน จำกัดอยู่ในพื้นที่ภูเขาเท่านั้น
• การแยกวิวัฒนาการ: เมื่อกว่า 5 ล้านปีที่แล้ว (คล้ายกับการแยกของมนุษย์-ลิงชิมแปนซี)
• ช่วงการกระจายพันธุ์: มด Builder จำกัดอยู่ในภูมิภาคภูเขาขนาดเล็ก มด Iberian กระจายทั่ว ยุโรปใต้

วิธีที่แม่ตัวหนึ่งผลิตลูกสองสายพันธุ์

กระบวนการนี้ทำงานผ่านระบบการสืบพันธุ์ที่ซับซ้อนซึ่งนักวิทยาศาสตร์ต้องสร้างคำใหม่ขึ้นมาเพื่ออธิบาย คือ xenoparity ซึ่งหมายถึงการเกิดต่างถิ่น เมื่อราชินี Iberian ผสมพันธุ์กับตัวผู้มด builder เธอสามารถผลิตลูกได้สามประเภทที่แตกต่างกัน เธอสร้างแรงงานตัวเมียลูกผสมโดยรวมยีนของพ่อแม่ทั้งคู่ เธอสร้างตัวผู้ของสายพันธุ์ตัวเองโดยใช้เฉพาะสารพันธุกรรมของเธอ แต่ที่น่าทึ่งที่สุดคือ เธอยังสามารถเอา DNA ของตัวเองออกจากไข่บางฟองและปล่อยให้สเปิร์มของตัวผู้ builder สร้างโคลนที่สมบูรณ์แบบของตัวเอง

สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะมดใช้ระบบพันธุกรรมที่เป็นเอกลักษณ์ที่เรียกว่า haplodiploidy ตัวผู้มีโครโมโซมเพียงชุดเดียว ในขณะที่ตัวเมียมีสองชุด เมื่อราชินีเอาสารพันธุกรรมของเธอออกจากไข่และปฏิสนธิด้วยสเปิร์มที่เก็บไว้จากตัวผู้ builder ผลลัพธ์คือตัวผู้โคลนที่มี DNA เหมือนกับพ่อตัวเดิมทุกประการ

การแบ่งแยกระบบสืบพันธุ์

• แรงงานเพศเมียลูกผสม: สร้างขึ้นจาก DNA ของราชินี Iberian + เพศผู้นักสร้าง (เป็นหมัน)
• เพศผู้ Iberian: สร้างขึ้นจาก DNA ของราชินีเพียงอย่างเดียว (การสืบพันธุ์แบบ haploid)
• โคลนเพศผู้นักสร้าง: สร้างขึ้นโดยการกำจัด DNA ของราชินี ใช้เฉพาะสเปิร์มของเพศผู้นักสร้าง
• ระบบพันธุกรรม: Haplodiploidy (เพศผู้มีชุดโครโมโซม 1 ชุด เพศเมียมี 2 ชุด)
• ไทม์ไลน์การวิจัย: ติดตาม 50 อาณานิคมเป็นเวลา 2 ปี เพื่อสังเกตการเกิดเพศผู้ที่หายาก

ภาพระยะใกล้ของมดสองตัวที่กำลังปฏิสัมพันธ์กัน แสดงถึงกลยุทธ์การสืบพันธุ์ที่เป็นเอกลักษณ์ที่เกี่ยวข้องกับการผสมข้ามสายพันธุ์และการโคลนนิ่งในสปีชีส์มด

ประโยชน์ทางวิวัฒนาการเบื้องหลังพฤติกรรมแปลกประหลาดนี้

การอภิปรายในชุมชนมุ่งเน้นไปที่เหตุผลที่การจัดการแปลกประหลาดนี้วิวัฒนาการมา แรงงานตัวเมียลูกผสมดูเหมือนจะเป็นประโยชน์ต่ออาณาจักร อาจเป็นเพราะพลังของลูกผสม ซึ่งเป็นแนวโน้มที่สิ่งมีชีวิตที่ผสมข้ามพันธุ์จะแข็งแรงกว่าพ่อแม่ ราชินี Iberian ได้แรงงานที่เชื่อถือได้ ในขณะที่ตัวผู้ builder ได้รับความเป็นอมตะทางพันธุกรรมผ่านการโคลนที่สมบูรณ์แบบ

ความสัมพันธ์นี้ยังแก้ปัญหาทางภูมิศาสตร์อีกด้วย มด Builder อาศัยอยู่เฉพาะในพื้นที่ภูเขาในช่วงเล็กๆ เท่านั้น แต่มด Iberian ได้นำพวกมันไปยังดินแดนใหม่โดยการพาโคลนของพวกมันไป ผู้สังเกตการณ์คนหนึ่งกล่าวว่าสิ่งนี้สร้างสถานการณ์ที่สายพันธุ์หนึ่งพาอีกสายพันธุ์หนึ่งไปในกระเป๋าข้าม Europe ตอนใต้

ท้าทายความเข้าใจของเราเกี่ยวกับสายพันธุ์

การค้นพบนี้ได้จุดประกายการอภิปรายใหม่เกี่ยวกับวิธีที่เรานิยามสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน คำนิยามแบบดั้งเดิมบอกว่าสายพันธุ์คือกลุ่มที่สามารถสืบพันธุ์ร่วมกันและสร้างลูกหลานที่มีความอุดมสมบูรณ์ได้ แต่มดเหล่านี้ต้องการสองสายพันธุ์ทำงานร่วมกันเพื่อความอยู่รอดและสืบพันธุ์ได้สำเร็จ

แนวคิดคลาสสิกบอกว่า [สายพันธุ์] คือกลุ่มสิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะทางกายภาพและพันธุกรรมที่คล้ายกันซึ่งสามารถสืบพันธุ์ร่วมกันในธรรมชาติและผลิตลูกหลานที่มีความอุดมสมบูรณ์ได้ แต่กลับกลายเป็นว่าไม่เป็นเช่นนั้น ที่นี่ต้องการสองสายพันธุ์ เราจะต้องคิดใหม่เกี่ยวกับแนวคิดนี้

มดสองสายพันธุ์นี้แยกออกจากกันมากกว่าห้าล้านปีแล้ว ซึ่งเป็นช่วงเวลาเดียวกับความแตกต่างระหว่างมนุษย์และลิงชิมแปนซี แต่พวกมันยังคงรักษาหุ้นส่วนการสืบพันธุ์ที่ซับซ้อนนี้ข้ามเวลาวิวัฒนาการอันยาวนาน

อนาคตของหุ้นส่วนที่ผิดปกตินี้

นักวิทยาศาสตร์เตือนว่าการจัดการนี้อาจไม่ยั่งยืนตลอดไป เนื่องจากตัวผู้ builder เป็นโคลนที่ไม่ผสมพันธุ์กับสายพันธุ์ของตัวเอง พวกมันน่าจะสะสมการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่เป็นอันตรายเมื่อเวลาผ่านไป สิ่งนี้ทำให้พวกมันมีความเสี่ยงมากขึ้นเมื่อวิวัฒนาการดำเนินต่อไป

การวิจัยนี้ต้องใช้ความอดทนอย่างมาก นักวิทยาศาสตร์ติดตามอาณาจักรมด 50 แห่งเป็นเวลาสองปีในสภาพห้องปฏิบัติการก่อนที่จะสังเกตเห็นการเกิดของตัวผู้มด builder จากราชินี Iberian ความยากลำบากนี้เน้นย้ำว่าเหตุการณ์การสืบพันธุ์เหล่านี้หายากและพิเศษเพียงใด แม้แต่ในสภาวะที่ควบคุมได้

การค้นพบนี้เข้าร่วมกับตัวอย่างอื่นๆ ของการแก้ปัญหาอย่างสร้างสรรค์ของธรรมชาติต่อความท้าทายในการอยู่รอด ตั้งแต่เชื้อราที่ควบคุมพฤติกรรมมดไปจนถึงนกที่เลียนแบบไข่ของสายพันธุ์อื่น วิวัฒนาการยังคงสร้างความประหลาดใจให้เราด้วยกลยุทธ์ที่ดูเป็นไปไม่ได้จนกว่าเราจะเห็นพวกมันในการกระทำจริง

อ้างอิง: These Ant Queens Seem to Defy Biology: They Lay Eggs That Hatch Into Another Species