Війна, кастовість і сестринський альтруїзм личинок паразитоїдів у тілі гусениці

Доросла особина виду Copidosoma floridanum.

Уявіть, що у вас є 3000 сестер-близнюків. І всі ви живете всередині гусениці, причому це ваш будинок, і ви готові його захищати. Саме так живуть личинки оси-паразитоїда Copidosoma floridanum, виду, що являє собою один з найдивовижніших зразків поліембріонії, розвитку безлічі ембріонів з одного-єдиного яйця.

Самка C. floridanum відкладає свої яйця всередину яєць певних видів метеликів. Коли гусениця вилуплюється, яйце оси також дозріває, даючи життя трьом тисячам личинок-клонів.

Але це ще не все.

Для виду C. floridanum також характерний поліфенізм, форма поліморфізму, що не має генетичної обумовленості. Поліфенізм відомий насамперед завдяки тій ролі, яку він відіграє у формуванні кастової системи («королеви», робітники, солдати) у соціальних комах, зокрема, бджіл і мурахів.

У ос-паразитоїдів, про які йде мова, репродуктивна каста личинок (майбутні «королеви») з'являється під час останньої ліньки гусениці, з'їдає останки господаря і дозріває в дорослих особин. Личинки-солдати вилуплюються з яйця раніше, але гинуть одночасно із загибеллю організму-господаря і в дорослих ос так і не перетворюються. Все своє життя солдати проводять, захищаючи сестер - майбутніх «королев» - від інших паразитів, що мешкають у тій же гусениці. При цьому кількість солдатів може варіюватися. Відомо також, що з яєць, з яких з'являються самці, солдат вилуплюється менше і вони менш агресивні.

Дослідникам, звичайно, було цікаво розібратися в тому, як і чому це відбувається. І авторам нової роботи (вона опублікована у виданні Annals of the Entomological Society of America), проведеній під керівництвом Маргарет Сміт (Margaret Smith), доцента Університету Північної Джорджії (University of North Georgia), вдалося розібратися в біологічних механізмах, що лежать в основі цього явища.

У попередніх дослідженнях було показано, личинок-солдат виду C. floridanum з'являється більше, коли в організмі-господарі є конкуренти. Сміт і її колеги вирішили з'ясувати, чи впливають на це інші зовнішні фактори. Виявилося, що тепловий вплив і бактеріальні інфекції впливу не роблять. Під час експериментів збільшити чисельність личинок-солдатів вдалося тільки в умовах мультипаразитизму, точніше, в присутності паразита-конкурента - личинок наїзника Microplitis demolitor. Виявилося, що появі на світ личинок-солдатів сприяє оболонка яєць виду M. demolitor.

У міру дозрівання яєць диференціація між репродуктивною і агресивною кастами C. floridanum визначається наявністю або відсутністю так званої клітини первинного паростка («primary germ cell»). Якщо її немає, на світ з'являється личинка-солдат, якщо є - «королева». Сміт і її колеги виявили, що в умовах мультипаразитизму яйця, з яких вилуплялися самки, змінювалися таким чином, щоб зробити більше солдатів. «Чоловічі» ж яйця не змінювалися - і саме тому з них в середньому вилуплялося менше особин-солдатів.

Зроблене відкриття допомогло вченим більше дізнатися про поліембріонію і поліфенізм, а також про формування різних орід у комах. Однак відповіді на багато питань, що стосуються цих явищ, ще тільки належить знайти.