Árpád
3 °C
12 °C

Génektől függ a tűzhangyák társadalma

2013.02.15. 20:03

A tűzhangyák eredetileg Dél-Amerikában éltek, de rendkívül gyorsan eljutottak olyan távoli területekre is, mint Ausztrália, Új-Zéland, Malajzia, és manapság az Egyesült Államokban terjednek viharos sebességgel. Elpusztítanak minden útjukba kerülő élőlényt, és sok ember halálát okozták már, egyesek ugyanis hiperérzékenyek a mérgükre. Az őshazájukban honos természetes ellenségük, egy parányi légy sajnos nem követte őket a vándorlásaik során. Ez a légy a hangyák testébe helyezi a petéit, amelyek lárvává fejlődve lényegében belülről szétrágják a szerencsétlen állatot.

A tűzhangyák kétféle típusú kolóniát képezhetnek: olyat ahol egyetlen úrnő uralkodik, vagy pedig sok kiskirálynő által uralt birodalmat. Az első típusú kolóniában a dolgozók végzik el a piszkos munkát, a fölös királynők eltávolítását. Egy nemrég közölt Nature-cikkben feltárták e viselkedésbeli különbözőség genetikai alapját, ami eléggé meglepő volt. Az öröklődés teljesen Mendeli-szerűnek mutatkozott: a homozigóta SB variánsok (SB/SB) nem tűrték a sok királynőt, míg az SB/Sb variánsok toleránsak voltak velük (az Sb/Sb homozigóta életképtelen).

nat640
Fotó: Yannick Wurm, John Wang / Nature.com

Mendeli öröklődésen azt az egyszerű esetet értjük, amikor egy génnek mindössze két változata (például A és B) van jelen egy populációban. A többsejtű élőlények elsöprő többsége diploid, azaz minden gént duplán hordoznak a sejtjeikben, mivel egy egyed az anyától és az apától is kap egy-egy kópiát egy adott kromoszómából. Így tehát egy szervezet tartalmazhat két egyforma génvariánst (allélt), amely lehet AA vagy BB. Ezek az egyedek homozigóták, míg a két eltérő allélt (AB) tartalmazókat heterozigótáknak nevezzük. Kiderült azonban, hogy a tűzhangya esetében nem egyetlen, hanem 616 génről van szó, amelyek az érintett kromoszóma ötvenöt százalékát foglalják el.

Hogyan tud ennyi gén együtt maradni, hiszen a genetikai rekombinációnak szét kellene választani őket. Márpedig e számos génnek nem szabad keverednie a másik allélt képező génekkel, mert az kaotikus helyzetet okozna, a gén változatok ugyanis együttesen határozzák meg a viselkedés típusát. Rekombináció azonban nem következik be a két allél között, amelynek oka az, hogy az Sb régió az SB-hez képest megfordult a kromoszómán, és egy sor mutáció is keletkezett rajta, ami különbözővé tette az eredeti szekvenciától.

Ez a változás azt eredményezte, hogy az apai és anyai kromoszómák nem ismerik fel egymást az ivarsejtek képződése (meiózis) során, s emiatt nem is történik meg a rekombináció. Van hasonlóra példa más fajoknál is. Például, az egér úgynevezett T haplotípusa – amely szintén egy megfordult DNS darab, igaz jóval kisebb - olyan toxinokat termel az ezt hordozó hímivarsejtekben, amely megöli a normális alléllal rendelkező vetélytárs spermiumokat.

Hogyan tudják a hangyák, hogy a génjeik mit követelnek tőlük? Valószínűleg az SB/SB genotípusú királynők olyan epigenetikai változásokat idéznek elő bennük feromonokkal vagy táplálással, hogy agresszívakká váljanak a rivális nőstényekkel szemben.  Miért alakult ki vajon az Sb allél? A halálraítélt királynők lázadása hozta volna létre? Vagy esetleg a dolgozók szeretik a megosztottságot?

nat641
Fotó: Yannick Wurm, John Wang / Nature.com

Ez utóbbira könnyen találunk emberi példákat is. Ez a jelenség tulajdonképpen a DNS-ek harca. Minden olyan egység, amely örökítő anyaggal rendelkezik, küzd egymással. Az egyedek küzdelme a leglátványosabb, de a felszín alatt is folyik a harc. Küzdenek mitokondriumok, a spermiumok, az embriók, a kromoszómák, a DNS-ünket elárasztó ugráló gének a genom többi részével, valamint az anyai és apai gének. Egy érdekes stratégiát folytat a HEG (homing endonukleáz) gén egyik allélja, amely a heterozigóta egyedekben a riválisát saját magával megegyező szekvenciává alakítja az úgynevezett génkonverzió mechanizmusával.

Összefoglalva, a verseny feltétele az, hogy legyen legalább két, egymástól elkülönülő, s identitását viszonylag hosszú ideig megőrző allél. Ha a két versenytárs az apai és anyai allél, akkor a versengő DNS szakaszoknak rövideknek kell lenniük (ilyenek például gének), egyébiránt a genetikai rekombináció elronthatja a játszmát azáltal, hogy összekeveri a két allél DNS-ét. Egy nagyobb DNS szakasz úgy képes a rekombináció ellen védekezni, ahogyan azt a tűzhangyák DNS-e tette: megfordul a kromoszómán, és mutációkkal teszi felismerhetetlenné az eredeti alléllal való hasonlóságát. A felszínen királynők vívják a harcot egymással, de ez csak a látszat. Csakúgy mint a sakkban, itt sem a királynők, hanem a sakkozók csatája zajlik. A genetikai sakkozót pedig DNS-nek hívják.