ให้ความรู้เกี่ยวกับพยาธิ

เป็นที่คิดกันมานานแล้วว่าแมลงจอมขี้เกียจที่ตั้งใจแน่วแน่เหล่านี้น่าจะพัฒนาลักษณะของราชินีทีละตัว ผ่านการกลายพันธุ์หลายครั้งในสภาพแวดล้อมที่แยกจากกัน ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการวิวัฒนาการทางสังคมและพฤติกรรมที่มหาวิทยาลัยร็อคกี้เฟลเลอร์ ร่วมกับผู้ทำงานร่วมกันที่มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด มีทฤษฎีใหม่แล้ว ตามที่พวกเขารายงานในCurrent Biologyพวกเขาได้ค้นพบการกลายพันธุ์ที่มีลักษณะคล้ายราชินี ซึ่งเป็นมดกาฝากที่ปรากฏขึ้นเองตามธรรมชาติในอาณานิคมของมดโคลนอลไรเดอร์ ซึ่งโดยปกติแล้วจะไม่มีราชินี Waring Trible ผู้เขียนหลักของการศึกษากล่าวว่า "การกลายพันธุ์นี้เป็นเหมือนสารตั้งต้นของปรสิตชนิดอื่น ๆ "นี่เป็นวิธีใหม่ในการทำความเข้าใจว่ามดมีวิวัฒนาการอย่างไรจนกลายเป็นกาฝากทางสังคม" การเจาะลึกลงไปถึงพันธุกรรมของมดที่มีลักษณะเฉพาะเหล่านี้อาจเป็นวิธีที่ทำให้เข้าใจกลไกระดับโมเลกุลที่อยู่เบื้องหลังความแตกต่างของวรรณะได้ดีขึ้น หรือวิธีที่มดพัฒนาเป็นมดงานหรือราชินี ซึ่งยังไม่ทราบแน่ชัด นอกจากนี้ยังสามารถช่วยส่องสว่างการพัฒนาทางชีวภาพในสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไป ซ่อนอยู่ในที่ลับตา ในบรรดามดกว่า 15,000 สายพันธุ์ที่ระบุว่ามีมดหลายร้อยชนิดที่มีคุณสมบัติเป็นปรสิตทางสังคม มดกาฝากที่เกิดในฝูงมดปรสิตจะออกจากรัง ใช้ฟีโรโมนเพศเพื่อดึงดูดตัวผู้จากฝูงอื่นให้ผสมพันธุ์ด้วย และเมื่อตั้งท้อง มันจะแทรกซึมเข้าไปในรังเดิมหรือหาตัวอื่นในบริเวณใกล้เคียง เธอมักจะใช้เล่ห์เหลี่ยมเพื่อแอบผ่านผู้คุมอาณานิคม ตัวอย่างเช่น มดที่ใช้แชมพูจะฉกมดสองสามตัวที่อยู่นอกทางเข้ารัง เลียพวกมันเพื่อให้ได้กลิ่นเคมีอันเป็นเอกลักษณ์ของรัง จากนั้นเลียตัวให้ทั่วเพื่อส่งต่อไปยังร่างกายของมันเอง เมื่อสวมชุดคลุมทางเคมี เธอจึงสามารถแอบเข้าไปข้างในเพื่อใช้ชีวิตของเธอและสืบพันธุ์ทั้งราชินีและตัวผู้ใหม่ที่ผสมพันธุ์นอกอาณานิคม ตัวผู้ตายและราชินีเริ่มวงจรอีกครั้ง เนื่องจากความพิเศษเฉพาะตัวของพวกมัน จึงได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางโดยนักชีววิทยาตั้งแต่ชาร์ลส์ ดาร์วิน ทฤษฎีวิวัฒนาการของพวกมันยังคงมีจุดติดขัดอยู่บ้าง Daniel Kronauer, Stanley S. และ Sydney R. Shuman Associate Professor ที่ Rockefeller University กล่าว และหัวหน้าห้องแล็ป พวกมันมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโฮสต์ของพวกมัน แต่ถ้าพวกมันต้องได้รับลักษณะที่เป็นปรสิตเหล่านี้เมื่อเวลาผ่านไป พวกมันจะต้องถูกแยกออกระหว่างการสืบพันธุ์ มิฉะนั้น การผสมข้ามพันธุ์กับโฮสต์ของพวกมันจะล้างลักษณะเฉพาะของพวกมันออกไป แต่ไม่มีใครพบมดที่มีวิวัฒนาการปานกลาง - ตัวที่มีลักษณะปรสิตทางสังคมบางอย่าง แต่ไม่ใช่ตัวอื่น ๆ - ในป่า Kronauer กล่าว เมื่อจู่ๆ มดที่มีรูปร่างเหมือนนางพญาปรากฏตัวขึ้นท่ามกลางมดโคลนนิ่งในห้องทดลองของ Kronauer ในปี 2015 Trible ซึ่งกำลังค้นหากลไกทางพันธุกรรมที่อยู่เบื้องหลังการแบ่งแยกวรรณะได้สังเกตเห็น เนื่องจากโดยทั่วไปมดโคลนนิ่งจะไม่มีราชินีและสืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ มดกลายพันธุ์ที่เหมือนราชินีจึงมีความโดดเด่น: พวกมันเกิดมาพร้อมกับปีก ดวงตาที่ใหญ่ขึ้นและรังไข่ และในขณะที่ตัวเต็มวัยแสดงท่าทีไม่แยแสต่อแรงงานโดยทั่วไป แต่กลายเป็นว่าพวกมันไม่ใช่ของใหม่ พวกมันซ่อนตัวอยู่หลายปีในอาณานิคมหนาแน่น ซึ่งจำนวนของมันบดบังการปรากฏตัวของพวกมัน การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมเผยให้เห็นว่าพวกมันกลายพันธุ์จนมีตัวตนอยู่ในอาณานิคมที่พวกมันถูกตรวจพบครั้งแรก ซึ่งเป็นชุมชนของมดปกติทั่วไปที่ Kronauer รวบรวมได้ในโอกินาว่า ประเทศญี่ปุ่น ในปี 2008 และพวกมันยังคงอาศัยอยู่ในห้องแล็บ มันเป็นเงื่อนงำที่เรื่องราวทั่วไปของการบุกรุกของมด พยาธิ อาจต้องคิดใหม่ จากนั้นนักวิจัยได้ทำการทดลองและวิเคราะห์พันธุกรรมหลายครั้ง หนึ่งในการทดลองแรกคือการแยกพวกมันเพื่อดูว่าฟีโนไทป์สามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้หรือไม่ เนื่องจากมดโคลนนิ่งไรเดอร์สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศ พวกมันจึงไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับการผสมข้ามพันธุ์กับมดตัวอื่น การกลายพันธุ์ที่เหมือนราชินีจะวางไข่ที่พัฒนาเป็นสำเนาของตัวมันเอง "เรารู้ว่าเรามีบางอย่างที่น่าสนใจ" Kronauer กล่าว พวกเขายังทดสอบพฤติกรรม ปาร์ตี้หาอาหารประกอบด้วยมดกลายพันธุ์ที่มีลักษณะคล้ายราชินีทั้งหมด มีขนาดครึ่งหนึ่งของมดงาน และพวกมันมีโอกาสน้อยกว่ามากที่จะพยายามขอความช่วยเหลือจากมดตัวอื่นเพื่อติดตามหาอาหาร พฤติกรรมเหล่านี้เป็นตัวกลางระหว่างความขยันหมั่นเพียรของมดงานและการพึ่งพาอาศัยของราชินี และทำให้มดกลายพันธุ์สามารถหลีกเลี่ยงอันตรายที่แฝงมากับความปลอดภัยของอาณานิคมได้ แม้จะวางไข่มากเป็นสองเท่าของเจ้าบ้าน แต่มดก็ควบคุมจำนวนหัวของพวกมันได้เอง ตราบใดที่จำนวนของพวกเขายังคงต่ำกว่าประมาณ 25 เปอร์เซ็นต์ของประชากรโฮสต์ พวกเขาทำได้ดี ยิ่งไปกว่านั้นพวกเขาประสบปัญหา ราชินีต้องการความช่วยเหลือจากคนงานเพื่อปลดปล่อยปีกของพวกมันเมื่อพวกมันโผล่ออกมาจากดักแด้ และหากมีราชินีมากเกินไปให้คนงานดูแล พวกมันจะตายเพราะหนังดักแด้พันกันยุ่งเหยิง "พวกมันดูเหมือนจะมีความสามารถในการควบคุมการสืบพันธุ์ของตัวเองเพื่อไม่ให้ฝูงโฮสต์ของพวกมันสูญพันธุ์ ซึ่งเป็นสิ่งที่ฉลาดมากสำหรับปรสิตที่จะทำ" Trible อดีตสมาชิกห้องทดลองของ Kronauer ซึ่งตอนนี้ดูแลเขากล่าว ห้องทดลองของตัวเองที่ Harvard ศึกษาเหล่ามนุษย์กลายพันธุ์และตัวอื่นๆ "สิ่งนี้ทำให้มนุษย์กลายพันธุ์เหล่านี้มีความสามารถในการอยู่รอดได้เป็นเวลานาน" อิทธิพลของฮอร์โมน การหาลำดับจีโนมทั้งหมดพบว่าราชินีปรสิตมีการกลายพันธุ์ในโครโมโซม 13 ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับโครโมโซมที่ควบคุมโครงสร้างทางสังคมของมดตัวอื่น โครโมโซมกลายพันธุ์นี้ดูเหมือนจะมี "ซุปเปอร์ยีน" ซึ่งเป็นชุดของยีนที่ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างฟีโนไทป์ ในกรณีนี้ supergene ประกอบด้วยยีนมากกว่า 200 ยีน ซึ่งเป็นจำนวนที่ไม่สมส่วนซึ่งช่วยในการเผาผลาญฮอร์โมน ซึ่งรวมถึงยีนที่เป็นรหัสของเอนไซม์ไซโตโครม p450 ซึ่งจำเป็นต่อการสังเคราะห์ฮอร์โมนทั้งในมดและมนุษย์ และอาจมีบทบาทในการสร้างการกลายพันธุ์ที่ผิดปกติอย่างมากเหล่านี้ (ตระกูลเอนไซม์นี้อาจคุ้นเคยกับใครก็ตามที่ได้รับคำเตือนไม่ให้ดื่มน้ำเกรปฟรุตขณะรับประทานยาบางชนิด เนื่องจากน้ำผลไม้จะไปยับยั้งเอนไซม์ไม่ให้ล้างพิษจากยา) ดูเหมือนว่าด้วยการกลายพันธุ์เพียงครั้งเดียวนี้ "รูปร่างของพวกมัน การผลิตไข่ที่สูงขึ้น พฤติกรรม -- ทั้งหมดนี้สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในขั้นตอนการกลายพันธุ์เพียงครั้งเดียว" Kronauer กล่าว และถ้าเป็นกรณีนี้ Trible กล่าวว่า "มันจะเป็นวิธีที่เป็นไปได้จริงๆ ที่จะเปลี่ยนจากมดธรรมดาไปเป็นปรสิตภายในสปีชีส์เดียว" ความคิดที่ว่าสัตว์สองรูปแบบที่แตกต่างกันสามารถเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวได้นั้นเป็นหัวใจสำคัญของความลึกลับของวรรณะมด เนื่องจากปรสิตสังคมที่ไม่มีคนงานเกิดขึ้นจากการกลายพันธุ์ชนิดหนึ่งที่ส่งผลต่อการพัฒนาวรรณะของมด การศึกษาการกลายพันธุ์ที่เหมือนราชินีจึงมีศักยภาพในการเปิดเผยข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับกลไกระดับโมเลกุลที่ยังไม่ทราบซึ่งทำให้ตัวอ่อนของมดสามารถพัฒนาสัณฐานวิทยาของวรรณะที่แตกต่างกันได้ "มันเป็นกรอบที่ครอบคลุมมากในการศึกษาวิวัฒนาการของพวกมัน" Kronauer กล่าว