Муравьи представлены большим количеством видов, у них есть характерные черты, определяющие принадлежность к той или иной группе насекомых. Один из ключевых параметров – количество хромосом. Они влияют на уровень индивидуальной изменчивости представителей одного вида. Точно так же хромосомы муравья определяют все функции, внешние характеристики насекомых. Чтобы узнать, как происходила эволюция этих особей, необходимо разобраться в основах генетики.
Что такое хромосомы, и какую роль они играют для насекомых
Каждое существо представляет собой не только совокупность физических признаков, свойств характера, но и переплетение цепочек предрасположенностей по разным параметрам. Речь идет о генетическом материале – хромосомах, содержащих информацию о носителе. Это структура определенного типа (нуклеопротеидного), обнаруживается в ядре клетки. Именно здесь содержится информация о наследственных предрасположенностях муравья. Соответственно основными являются функции: передача и реализация заданных программ. Подробнее об особенностях хромосом:
- содержат ДНК;
- набор хромосом в формате одной клетки имеет название – кариотип;
- видовой набор муравья каждого вида отличается, он не будет в дальнейшем на кого-то похож;
- хромосома выглядит, как длинная нить, содержащая микроскопические бусинки, они как раз представляют собой ДНК.
Внешние данные, другие параметры тела человека определяются генами. Причем каждый участок цепи отвечает за определенный признак или целый набор признаков. Они всегда находятся на своих местах. В свою очередь, хромосомы эукариот образуются из длинной цепочки ДНК. Именно такая структура позволяет передать дальше информацию о видовой принадлежности.
Молекулярная филогения огненных муравьев
Чтобы определить родственные связи между тем или иным существом, включая муравьев, необходимо использовать метод молекулярной филогении. Для этого составляется филогенетическое дерево. Оно должно включать в себя виды, близкие по внешним признакам и другим критериям. Простой анализ позволяет определить, какие из представителей имеют больше общего, это определяется сходством строения макромолекул. У неродственных существ будет напрочь отсутствовать сходство или же отмечается минимальное количество похожих структур.
В качестве примера можно рассмотреть огненных муравьев. Это название объединило под собой представителей нескольких видов Solenopsis saevissima species-group. Один из ключевых признаков – наличие жала, а выделяемый яд причиняет сильный дискомфорт, по ощущениям боль сравнима с ожогом. Муравьи родственных видов относятся к отдельным подсемействам. Примером такого сходства признаков служат представители видов: черные и тропические особи.
Исследования молекулярной филогении существ
продолжаются в России до сих пор.
Причем интерес представляет разделение по разным признакам: экологическим, морфологическим, молекулярным. Целью является получение новой информации. Однако еще более важным считается получение вывода об эволюционном родстве групп особей. Для этого определяют несколько основных параметров, их значения.
Как формируется хромосомы у муравьев
Все процессы внутри клетки связывают с ДНК. Формирование хромосомы происходит при участии длинной молекулы ДНК и белка. В свою очередь, дезоксирибонуклеиновая кислота являет собой совокупность большого количества азотистых соединений. На этапе образования цепи особое внимание уделяют расположению нуклеотидных пар.
У муравьев хромосомы позволяют узнать тип социального поведения. Для сравнения у людей его значение другое – определение пола. Длина хромосом разная, как и количество. Нарушение этих процессов происходит, когда существенная часть цепи не подвергается рекомбинации, вместе с тем нарушается процесс обмена генетической информации.
Сколько хромосом у муравья
Особенностью насекомых является наиболее широкий диапазон значений хромосом. Так, встречаются представители видов с количеством хромосом от 2 до 120. Причем это значение во многом зависит от способа размножения:
- галлоидные особи: яйца не были оплодотворены;
- диплоидные – яйца оплодотворены.
Представители первого из видов могут иметь всего одну хромосому, что меньше, чем нижний предел. У особей женского пола в клетках минимум 2 хромосомы. Отмечают также разницу между типами: у самцов в клетках обычно материнские хромосомы, у муравьев женского пола – полный их набор (женская, мужская).
Вместе с тем у представителей разных видов отличается размер генома. Разброс значений существенный. Ярким примером большой разницы между величинами этого параметра являются представители видов:
- Dorymyrmex, Paratrechina longicomis – 180 млн;
- Silonopsisinvicta – 470 млн;
- Aphaenogastertreatae, Monomoriumveride – 500 млн;
- Ponerapennsylvanica – 550 млн.
Пара оснований ДНК может влиять на генетический материал. Различать насекомых можно по изменению этого параметра. Причем муравьи обходят по генному материалу представителей других насекомых.
Наибольшее количество хромосом
обнаруживается у муравьев, которые считаются самыми примитивными.
Такое понятие, как хромосомный полиморфизм, отмечается лишь у представителей некоторых видов. Но не все группы муравьев изучены (кариотипы остаются неисследованными). Учитывая, что общее количество разновидностей муравьев достигает 14 тыс., факт хромосомного полиморфизма отмечается пока у представителей 300 видов, что совсем немного.
Генетическая структура популяций муравьев
Когда существо размножается половым путем (как некоторые виды муравьев), говорят, что они генетически неоднородны. Это означает, что насекомые отличаются по генотипу. Количество хромосом у муравьев разное, что определяет внешние и другие видовые признаки популяции. Многие характеристики имеют изменчивый или постоянный характер. Отмечают еще один параметр – приспособительные свойства. Значит, в определенных условиях происходит некоторое изменение (не слишком существенное) внешних или других признаков.
Генетическая структура популяции определяется также совокупностью признаков особей, которые сформировали ее. Так проявляется эффект основателя. Кроме того, с точки зрения науки, на генетическую структуру популяции могут влиять еще и текущие изменения, происходящие под воздействием факторов определенного временного промежутка. Имеет место и мутация, что способствует нарушению привычного хода развития существ популяции.
Не нужно напоминать,
что и в таких условиях происходит изменение генетической структуры.
Если на протяжении длительного периода популяция не подвергается внешнему воздействию, отсутствуют условия для развития мутаций, не происходили миграции популяции, то в течение некоторого периода генетическая структура популяции сохранится. Причем следующие поколения могут также хранить полученные параметры, но лишь до момента, пока не произойдет очередное изменение условий окружающей среды.
«Дрейф генов»
Но ученые высказывают предположение, что отличные (идеальные) условия существования – редкость. Всегда происходит что-то, оказывающее влияние на генетическую структуру. Изменения генофонда тоже играют роль в процессе эволюции. Происходит это в основном по причине природных катаклизмов, техногенных катастроф. Тогда уменьшается число особей популяции. Оказывает воздействие на генофонд фактор под названием «дрейф генов». Как результат, уменьшается разнообразие внешних признаков, видов особей.
Опасность такого процесса заключается в повышении рисков родственного скрещивания. Это приводит к соответствующей гомозиготизации. У такого явления есть последствия – рост вероятности случайных перестроек генетической структуры популяции, а значит, может произойти существенное изменение особенностей насекомых (внешних, внутренних).
Эволюция ДНК: анализ satellite DNA у 3 видов Messor
Муравьи-жнецы сформировали отдельную группу – Messor. Встречаются по всей территории Старого света за исключением некоторых территорий: север Европы, Азии, юго-восток Азии, Австралия, Океания, юго-восток Африки. Такие насекомые собирают зерна, их собственный рекорд за сезон – 2 кг семян. Существуют разные виды муравьев-жнецов, их не всегда легко различать из-за сходства и незначительных изменений.
Можно провести анализ ДНК особей. Это позволит определить разницу в геноме. Примером служат особи вида MessorAndrei. Количество хромосом диплоидного набора: 40, 42, 44. Представители другого вида, например, MesserStructor, отличаются окрасом, но не формой, пищевыми привычками. Кроме того, муравьи выбирают разные условия обитания, где подвергаются воздействию различных факторов, могут стать жертвой катаклизмов.
Поэтому при анализе ДНК часто может оказаться,
что между членистоногими одновременно много общего, но также немало различий.
Список организмов по количеству хромосом
У представителей разных видов муравьев могут отличаться внешние признаки. Чтобы понять, почему так происходит, нужно разобраться в особенностях образования хромосом, их количества.
| Название вида муравьев | Количество хромосом | Количество хромосом |
| самцы | самки | |
| Род Formica | Род Formica | Род Formica |
| Formicaaquilonia– северный лесной | 26 | 52 |
| Serviformicarufibarbis — краснощекий | 27 | 54 |
| Formicapratensis — луговой | 26 | 52 |
| Serviformicauralensis — черноголовый | 26 | 52 |
| Serviformicacunicularia — прыткий | 27 | 54 |
| Род Lasius | Род Lasius | Род Lasius |
| Lasiusalienus – бледноногий муравей | 15 | 30 |
| Dendrolasiusfuliginosus — пахучий муравей-древоточец | 14 | 28 |
| Cautolasiusflavus – желтый земляной | 15 | 30 |
| Lasiusniger – черный садовый | 15 | 30 |
Как видно из таблицы, список представителей одного рода имеет сходную структуру генома. Это не значит, что они идентичны внешне, наоборот, живое существо каждого вида может иметь разный окрас, но отличия в целом незначительные.
Вопрос-ответ
Как хромосомный набор передается по наследству?
Какие есть хромосомные рекорды муравьев?
Бывают ли мутации у муравьев на генном уровне?
Какие мутации возникают чаще всего?
Причиной является процесс, который привел к подобным изменениям. Виды мутаций: генные, хромосомные, геномные. Еще они делятся на группы с учетом предпосылок к такому процессу: спонтанные – возникают внезапно без видимых причин со стороны родственников; индуцированные – искусственные, причина внешняя в данном случае. Наиболее распространены хромосомные мутации, когда изменяется число хромосом.
Могут ли муравьи разных видов скрещиваться между собой?
Хромосомный набор муравьёв и животных отличается? Если да, то чем?
Видеоролик: сколько хромосом у муравья
Муравьиная генетика – научные факты
Особенности генетических отклонений и естественных процессов, происходящих при участии хромосом, генома:
- когда мутация развивается в соматической клетке, то после смерти муравья патология исчезает, но она передается потомкам, если изначально ген с ошибкой был в половой клетке;
- количество маток в семье зависит от типа хромосом рабочих особей – SB или Sb, причем представители первой группы чаще всего относятся к захватчикам, они могут нападать на других насекомых, а вот колонии, где обитают преимущественно муравьи с хромосомами SB и Sb, управляются и расселяются хуже, им нужно несколько «цариц»;
- причина изменения социального поведения муравьев обусловлена прекращением рекомбинации между участками ДНК парных хромосом, в результате сформировалась хромосома Sb, она перестала делиться информацией с SB около 400 лет назад;
- изменения на генетическом уровне позволяют разработать пестицид, который может более эффективно уничтожать муравьев – отключать некоторые из генов, что приведет к анархии внутри семьи, гибели целой колонии.
- вероятность передачи мутации многим поколениям возрастает, если половая клетка, содержащая ген с ошибкой, примет участие в оплодотворении;
На признаки особи влияет множество факторов: генофонд предков, ошибки генома, тип хромосом, информация, которую они несут в себе и т. д. Эти процессы зависят от множества факторов, контролировать их невозможно, а еще при появлении потомства нет гарантии отсутствия патологий. О результатах часто можно узнать лишьчерез некоторое время.
Читайте далее:
