Genetyka i ewolucja Dlaczego mrówki przetrwały dinozaury

Około 66 milionów lat temu uderzenie asteroidy zapoczątkowało koniec ery dinozaurów. W tym samym czasie powstały i rozprzestrzeniły się niezliczone nowe gatunki zwierząt. Również mrówki rozpoczęły wówczas swój ewolucyjny marsz triumfalny. Międzynarodowy zespół badawczy przypuszcza obecnie, że to właśnie „skaczące geny” umożliwiły przyspieszony proces powstawania nowych gatunków.

Około 66 milionów lat temu uderzenie asteroidy zapoczątkowało koniec ery dinozaurów. Jednocześnie katastrofa ta utorowała drogę do powstania i rozprzestrzenienia się niezliczonych nowych gatunków zwierząt. W tym również mrówek. Stanowią one obecnie największą rodzinę owadów społecznych i występują na całym świecie w liczbie ponad 15 000 gatunków. Opublikowana niedawno w czasopiśmie naukowym „Science Advances” praca badawcza sugeruje, że mrówki w procesie swojego rozprzestrzeniania się czerpały korzyści z tzw. elementów mobilnych w swoim DNA, często nazywanych „skaczącymi genami”. Badanie zostało przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców pod kierownictwem dr. Lukasa Schradera z Instytutu Ewolucji i Różnorodności Biologicznej Uniwersytetu w Münsterze.

Geny skaczące jako siła napędowa innowacji ewolucyjnych

Geny skaczące to sekwencje DNA, które mogą przemieszczać się w obrębie genomu i ulegać replikacji. Przez długi czas uważano je za swego rodzaju „pasożyty genomowe”, które rozmnażają się w materiale genetycznym podobnie jak wirusy i z których organizm nie czerpie żadnych korzyści, a w najgorszym przypadku mogą nawet powodować choroby. Obecnie jednak coraz częściej uznaje się je za siły napędowe innowacji ewolucyjnych.

Nowe badania pokazują, że linie mrówek, które posiadają szczególnie wiele tych skaczących genów, są obecnie najbardziej zróżnicowane gatunkowo. Jeszcze bardziej uderzające jest to, że naukowcy zidentyfikowali u przodków największych grup mrówek we wczesnym paleogenie (około 66 milionów lat temu) niezależne okresy wzmożonej aktywności genów skaczących, tuż przed tym, jak linie te uległy dywersyfikacji, dając początek tysiącom obecnie żyjących gatunków. 

Uderzenie asteroidy miało dramatyczne skutki dla środowiska. Odkryliśmy teraz w genomie mrówek mechanizm, który łączy te przewrotne zmiany w ekosystemach z następującymi po nich procesami powstawania nowych gatunków: skaczące geny.

Dr. Lukas Schrader, Institut für Evolution und Biodiversität, Universität Münster

Wyniki te są zgodne z badaniami przeprowadzonymi na innych grupach zwierząt, takich jak naczelne i nietoperze, w których wykazano wzrost aktywności genów skaczących we wcześniejszych fazach intensywnego procesu specjacji.

Warunek niezbędny do osiągnięcia pełnej zdolności do komunikacji chemicznej?

Zespół odpowiedzialny za nowe badanie powiązał ponadto mobilne elementy genetyczne z ekspansją ważnych rodzin genów biorących udział w komunikacji chemicznej. Szczególną rolę odegrały tu receptory węchowe, które są niezbędne w życiu społecznym mrówek – mrówki poruszają się, rozpoznają współmieszkańców gniazda i koordynują działania kolonii niemal wyłącznie za pomocą węchu. Ich zdolność do rozpoznawania i interpretowania sygnałów chemicznych mogła zostać wzmocniona przez nieustanną aktywność ich własnych genomów.

W ramach najnowszego badania zespół przeanalizował i porównał genomy 163 gatunków mrówek należących do dwunastu z 16 obecnie żyjących podrodzin mrówek. Zrekonstruował on przebieg ewolucji i prześledził aktywność genów skaczących na przestrzeni ostatnich 100 milionów lat.

Warum Faultiere so langsam sind

Durch „faule Gene“ seit 30 Millionen Jahren laaaangsam?

Originalveröffentlichung: Lukas Schrader, Janina Rinke, Mohammed Errbii, Scott J. Teresi, Esther van den Bos, Zijun Xiong, Joel Vizueta, Jacobus J. Boomsma, Jürgen Gadau, Guojie Zhang (2026): Transposable Elements as Evolutionary Catalysts of Ant Macrodiversity. Science Advances, Vol 12, Issue 39; DOI: 10.1126/sciadv.aee0306