Žlutých mravenců je hodně, ale většinou o nich ani nevíme. Jsou hbití a schovávají se pod zemí. V mraveništi jich je až 120 000. Tu a tam je to popadne, a pak dělají z hlíny až půl metrové bábovičky. Proč? To nikdo neví, dělnicím i královně nečiní problém přežít i dlouhodobé zaplavení.
V našich končinách je ze žlutých mravenců nejhojnější Lasius flavus, a právě o ten se zajímala Nizozemka Aniek Ivensová. Mšicím, které si tito mravenci v podzemí chovají, se vyvinuly charakteristické znaky, které nikde jinde v přírodě nenajdeme. Například trofobiotický orgán, který "drží“ kapičku vylučované sladké šťávy v poloze, aby i nešikovný mravenec o svou pochoutku nepřišel. V článku publikovaném v časopise BMC Evolutionary Biology se ale uvádí mnohem zajímavější věci. Více než polovina z mravenišť chová pouze jeden ze tří nejběžnějších druhů mšic, a dvě třetiny z nich mají jen jeden jejich klon. I v těch mraveništích, v nichž vědci objevili více než jeden druh mšice, v 95 % komor byly ustájeny jen příslušnice jednoho klonu. Co je na tom zajímavého?
Boří to kantorům jejich oblíbený příklad idylického mutualismu. I knihy líčí vztah mezi mravenci a mšicemi jako mezi ochránci a pečovateli na jedné straně a vděčnými odměňovatelkami sladkostmi na straně druhé. Teď to spíš vypadá na koncentráky se selekcí na „správnou rasu“ neboli chovem „monokultury“ nejužitkovějších klonů. Tak organizovaný šlechtitelský systém u primitivů, kteří ani nemají mozek, jen uzlinovou nervovou soustavu, nikdo nečekal.
Že zřejmě nejde jen o obyčejný chov mšic, ale sofistikovanou selekci s cílem co nejvyšší produktivity zjistila Aniek Ivensová ve spolupráci s kolegy ze tří universit: Kodaňské, Groningenské a Rockefellerovy. Proč tak silná sestava? Inu proto, že na rozdíl od mravenců nám připadají všechny mšice stejné. Jejich rozlišení dovolily až nejnovější poznatky z oblasti genetiky a laboratoře vybavené nejnovější technikou k určování specifických úseků na DNA, kterým se říká mikrosatelity. Podle nich již bezpečně poznáme tři nejběžnější druhy kořenových mšic (Geoica Utricularia, Tetraneura ulmi a Forda marginata) a jejich klony. Mravenci to nějak dokážou i bez cyklerů, primerů a zjišťování nukleotidových sekvencí.
I když na louce zkoumané Ivensovou existovala u mšic značná rozmanitost, v mraveništích se s převahou vyskytovaly jen monokultury. 99 % mraveništních komor obsahovalo jen jediný druh a v 60 % z nich dokonce byly všechny mšice jen jedním klonem příslušného druhu. Pokud mraveniště chovalo více druhů mšic, nebo klonů, drželi je mravenci odděleně. Takové opatření dává logiku jen za předpokladu, že mravenci u svých chovankyň provádějí „šlechtění“. Aby vědci zjistili, zda takové chování je u mravenců možné, vrátili se na stejnou lokalitu po dvou letech znovu. Protože mraveniště bývají na tom samém místě až 140 let, mohli odebrat vzorky mšic ze stejných kolonií. Z universitní zprávy vyplývá, že téměř všechna mraveniště si chovala stejné klony mšic. Až na dvě, která si pořídila chovy nové. K tomu mohlo dojít dvěma způsoby. Buďto se mravencům jejich staré otrokyně něčím znelíbily a u sousedů si ukradli nové, nebo je již předtím v mraveništi měli, ale protože je teprve testovali na užitkovost kdesi v zapadlém kotci, výzkumníkům vzorek DNA těchto mšic a tím i jejich přítomnost unikly.
V každém případě lze říci, že mravenci L. flavus praktikují velmi neobvyklou a propracovanou formu symbiózy. Spočívá v chovu mšic v podzemních oddělených komorách, přičemž mezi separátními chovy nedovolují mšicím se křížit. Důsledkem toho všeho je, že jsou si všechny mšice podobné jak vejce vejci a stejnorodější chov s vyrovnanou užitkovostí, požadavky, kvalitou produkce,... si ani nelze představit. Výměna genů je mezi oddělenými chovy minimální, a proto jsou takové chovy, co do užitkovosti stabilní. Organizace mravenčího chovatelství snese srovnání s tím, které uplatňujeme v moderních velkochovech, kde se o výběr jedinců k plemenitbě starají profesionálové, kteří toho o zákonitostech genetiky musejí vědět hodně. Mravencům k tomu stačí shluk neuronů v nadjícnové uzlině, odkud je jejich chování řízeno. Evolucí dospělo jejich společenství ke stejným cílům, o které usilujeme i my - co nejefektivnější využívání dostupných zdrojů.
Pokud někdy vznikne spolek ochránců práv mšic, musí nutně zahájit protestní akce. Mravenčí péče se té naší vysněné pohádkové představě o symbióze, v níž každý jen tu svou má za jedinou, a kterou o sladkou šťávu prosebně žádá poklepáním tykadla, je ta tam. Realita je o otrokyních zazděných v temných kobkách, kterým je dovoleno se jen nepohlavně množit, přičemž platí: „Nechceš dojit? Tak jdeš na porážku.“ V tomto podniku ctí jen jediný ukazatel - maximální produktivita. Jediné, co těm bezprávným chuděrám zbývá, je živit se na propletencích kořenových vlásků a obírat rostliny o jejich živiny. Propracovaná strategie vede k vysoké produktivitě jak medovice, tak mladých mšic, z nichž většinu pečující mravenci mšicím sežerou. Pokrývají si tím nutriční potřebu bílkovin. Naštěstí to nedělají „bezhlavě“. Konzumují jen přebytky, které k obměně stáda stárnoucích mšic a nebo těch, kterým při „dojení“ poklesla užitkovost, nepotřebují. To vše žlutým mravencům umožňuje se v obývaných lokalitách prosadit a stát se dominantním mravenčím druhem.
Spíše než „prosím dej“ poklepání znamená: „jen to zkus mi nedat!“
Pramen: Ants farm subterranean aphids mostly in clone groups: an example of prudent husbandry for carbohydrates and proteins? Aniek B. F. Ivens, Daniel J. C. Kronauer, Ido Pen, Franz J. Weissing and Jacobus J. Boomsma, BMC Evolutionary Biology
Diskuze:
partenogenéza u vošiek (mšic)
Dagmar Gregorova,2012-07-04 04:43:27
je štandardnou formou rozmnožovania a pokiaľ mravci dokážu zabezpečiť v mravenisku podmienky pre pohodlný život svojich dojených stád vošiek, potom sa tieto budú množiť len partenogeneticky, teda sa klonovať. Ak na vošky, ktoré sú v priaznivých podmienkach klonujúcimi sa samičkami, nepôsobia faktory, ktoré ich prinútia si spomenúť na možnosť splodiť pohlavnú generáciu oplodnenia schopných samičiek a samčekov - čo je vzhľadom na počet potomstva neefektívnejší, ale vzhľadom na pravdepodobnosť prežitia zmenenej situácie nádejnejší spôsob - tak to jednoducho neurobia. Ak teda v mravenisku mravci dokážu sa o vošky (podobne ako iné druhy o hubové plantáže) vzorne starať, budú mať dosť medovice od celkom "spokojných" vošiek, ktoré na sex nemusia vôbec pomyslieť. Ale to je len jedno z možných vysvetlení. Je taktiež možné, že prípadné medovicu nedodávajúce samčeky a sexuchtivé samičky mravci skonzumujú. Ich prípadný zrod by však naznačoval, že niečo v chove nie je v poriadku, že vošky sú v nepohode. V každom prípade na vysvetlenie je potrebné vedieť, akým spôsobom mravci prispievajú k dlhodobému prežitiu klonujúceho sa stáda vošiek. Vôbec totiž nie je vylúčené, že by i v tomto prípade mohlo ísť o obojstranne výhodnú symbiózu a pozorovaný výsledok je len dôkazom, že voškám v mravenisku je fajn. Ak máte na balkóne alebo na záhrade vošky, okolo ktorých pobehujú mravci, ani neskúšajte boj pomocou lienok (slunéček). Mravci svoje stáda bezpečne ochránia.
I mšicím přijde občas chuť na sex
Josef Pazdera,2012-07-04 06:38:07
Pro mšice je normální rozmnožování bez sexu. Ale je normální jen do určité míry. Jejich rozmnožování není trvale jen partenogenetické (nepohlavní). Střídají dva cykly - pohlavní - po oplození klade samička vajíčka z kterých se líhnou okřídlené samičky. Samička naklade vajíčko, které přezimuje a na jaře se líhnou okřídlené samičky, a partenogenetické. - z neoplozených vajíček se líhnou larvy i imaga, která nemají křídla. Z dlouhodobého hlediska by pro mšice trvalé nepohlavní rozmnožování (klonování) s největší pravděpodobností nebyla ta nejlepší cesta.
Z materiálů, které k výsledkům výzkumu zatím jsou k dispozici ale vyplývá, že se v mraveništích vyskytovaly stejné klony i při jejich druhé návštěvě lokality po dvou letech. Vzhledem k tomu, že „životnost“ těchto mravenišť bývá až 150 let... Z pohledu mravenců je logické, že si vyberou nejproduktivnější a ten uchovávají klonováním. Z pohledu mšic mi to dlouhodobě tak rozumné nepřipadá. Občas zařadit pohlavní rozmnožování bývá výhodné i pro mšice, a také se při něm užije více legrace.
Dagmar Gregorova,2012-07-04 08:18:01
ano, jenže mšice, které pohlavní generaci zajišťují, si žádnou "radost" neužijí, jen reagují na vnější podněty. Když nenastanou, pak?
Kdyby nastaly, například hrozba vymrznutí, výrazný nedostatek potravy... pohlavní generace zajistí přežití v podobě nakladených vajíček. Dospělci vyhynou. Může tato situace nastat v mraveništi? Nevím, jestli je zřejmá "hlavní myšlenka" mé argumentace. Schopnost mravenců cíleně selektovat jedince a jejich klony podle "dojivosti" by se asi neměla přeceňovat. Na to by to chtělo jedno "laboratorní" ostře sledovatelné mraveniště, kterému by vědci podsouvali různé samičky... nebo jiný chytřeji vymyšlený experiment.
Dva rozpory
Josef Pazdera,2012-07-04 13:48:24
Zcela souhlasím. Tam kde vnější podněty mizí, chuť na milování ustává. Z diskusního příspěvku ale vyplývá, že by to mělo být pro mšice dobrým řešením, které jim vyhovuje. A v tom se už neshodneme. Toto řešení není nikdy dobé, ani pro mšice ani pro nikoho jiného. Vyskytly se sice práce, které například u vířníků dokazovaly, že to jde i bez sexu a to hodně dlouho, ale později jiná skupina výzkumníků ukázala, že to může být úplně jinak. Autoři, kteří práci o milionech let vířníků bez sexu pustili do světa, čelí nyní kritice. Nemohou vyloučit, že vířníci si v průběhu času tu a tam přeci jen nějakou tu generaci se sexem nestřihnou a pak se cudně nevrací ke své deklarované frigiditě. Argumentovat vírníky, že to jde bez sexu, už tedy nelze. Stejně tak se rozplynuly představy o asexuálních tropických mravencích. I tuto představu nedávno zbořil Christian Rabeling. Tak bychom mohli pokračovat a proto nemohu souhlasit s tím, že by to mělo být pro mšice výhodné. Podle mne zkrátka platilo, platí a platit bude, že na vztazích bez sexu, je něco špatného a že to není „trvale udržitelné“. Podle publikovaných výsledků právě k tomu své přítelkyně mravenci odsuzují.
A nyní k námitce „nepřeceňovat schopnosti cílené selekce“. Nemyslím, že by někdo mohl nabýt dojmu, že s mravenčí neuronovou výbavou si lze stanovovat cíle jako v pětiletkách. Tady jde o srovnání našich lidských šlechtitelských cílů a toho, k čemu dospěli mavenci. My jsme si domestikovali hospodářská zvířata, mravenci své mšice. My se snažíme nabízené možnosti využít co nejefektivněji a selektujeme je na to, co je pro nás nejlepší – vysokou užitkovost. Výsledkem je zužování genetické rozrůzněnosti. Člověkem chovaná hospodářská zvířata – všechna bez rozdílu – jsou sice stále výkonnější, ale jsou si stále geneticky podobnější a příbuznější - koeficient inbrídingu roste neuvěřitelně strmě. A právě v tom je další podobnost mezi oběma chovy – naše chovy směřují cíl co nejproduktivních zvířat, ale spolu s tím budou všechna stejná. Geneticky shodní jedinci ale nejsou nic jiného, než klony. Skoro to svádí k formulaci, že nás v tom mravenci již předběhli. Náš i jejich cíl (bez ohledu zda k němu spějeme uvědoměle nebo zákonitostmi evoluce), je v tomto případě stejný – co nejefektivněji využít dostupné zdroje. V obou případech jde o sobecký proces. V obou případech proces sleduje jen prospěch toho, kdo domestikuje. V obou případech se na výhody „toho chovaného v kotci“, moc nehledí. Pokud oba procesy spějí ke stejnému cíli - chovu klonů, není to v zájmech chovaného druhu a není to ani trvale udržitelné.
Dagmar Gregorova,2012-07-04 16:04:33
Když platí teorie sobeckého genu a nějaký druh živočicha má možnost rozmnožovat se partenogeneticky, což mšice mají, pak v prostředí bez predátorů a hrozby vyhynutí bude toto nepohlavní rozmnožování upřednostňovat, protože zajišťuje přenos všech genů do všech potomků další a pak další a … generace.
Naproti tomu pohlavní rozmnožování v každém potomkovi přenese do další generace jen polovinu genů, ve „vnucích“ jen čtvrtinu… což pro sobecké geny je velkým rizikem. Navíc u mšic se partenogenezí klonují všechny jedince, kdežto v pohlavní generaci jen polovina.
(Kdyby existoval pravý biblický ráj, kde by nikdo nikoho nepožíral a nikdo s nikým nesoupeřil, pak se soukolí evoluce poháněné sexuálním výběrem a výhodností některých mutací neroztočí.)
Navíc, jestli v mraveništi je „monokultura“ klonů, které nemohou si svobodně volit změnu místa a v případě pohlavní generace křížení s jinými soukmenovci, pak plodit pohlavní generaci ani nemá smysl. Faktem je, že mšice takto neuvažují. Jejich reflex je vrozený - působí nepříznivé faktory, nebo nepůsobí? Podle toho tvoří, nebo netvoří pohlavní generaci.
Domestikace není dobrovolnost
Josef Pazdera,2012-07-04 18:40:19
Spor se stále točí okolo toho, zda mšice chované v kobkách mravenišť se vzdávají sexu dobrovolně a nebo jim k tomu dopomáhají mravenci. Dobrovolnost považuji za spornou z několika důvodů. Mravenci, byť by se snažily sebevíc, tak asi nebudou schopni zajistit optimální podmínky, které by zabránily styku mšic s vylepšujícími se predátory. Na takovou situaci, která by mšice ohrožovala, by mravenci mohli reagovat až následně. Bude tedy (a je) v zájmu mšic si genofond občas sexem rozšířit a ne si ho dlouhodobě zúžit do extremu a orientací na jeden klon. Pokud v mraveništích pozorují vědci opačný trend, potom je logičtější se ptát, jak toho mravenci u svých „dojnic sladké šťávy“ dosahují. Sežráním „nežádoucích“ mladých? Vylučováním nějakých feromonů? A nebo je příčina jínde a je stejná jako se projevuje u hospodářských zvířat u nichž šlechtěním na vyšší užitkovost dostáváme krávy s něuvěřitelně velkými vemeny a vysokou produkcí mléka, ale se stále vážnějšími problémy v sexualitě. Stejný dopad má inbredizace na prasata, králíky, myši, dvoukřídlý hmyz,... zkrátka s postupující inbredizací rostou problémy s projevy říje, neochota k páření, problémové zabřezávání,... Nejproduktivnější organismy mají největší problémy s hormonálními disbalancemi. V chovech s nejprošlechtěnějšími zvířaty (s vysokou mírou inbrídingu, tedy něčím co se začíná blížit podobě klonů) je riziko, že celý chov vyhyne mnohem vyšší.
Pozorují-li tedy vědci v mraveništích u mšic výrazný odklon od sexu a zužování spektra klonů – a jakýsi trend k monokultuře jediného klonu (a to je nejdůležitější argument), pak to lze těžko vysvětlit „dobrovolným“ se vzdáním sexu. Mšice se v zaplavovaných komůrkách, kde nefunguje klimatizace s optimální teplotou, kde není sterilní prostředí bez vyvíjejích se bakterií, virů,...nemohou cítit jak v nebi, kam se sex nehodí. Spíše půjde o tvrdé a nekompromisní uplatňování mravenčí dominance a proces domestikace prosazované tvrdou selekcí. Nasvědčuje tomu zužování spektra k jedinému klonu. Jako logické mi připadá následující vysvětlení: Nizozemští mravenci jsou živočichové rozumu mdlého a proto činí stejnou chybu jako my lidé, kteří svá domestikovaná zvířata přivádíme do inbredizace, tedy do stavu, kdy budou všechna úplně a ve všem stejná – jako klony. Orientace na klony a vzdání se sexu není pro domestikovaný organismus cesta do nebe, ale do pekla. Ostatně, nasvědčoval by tomu i fakt, že u hmyzu není druh, který by se zcela vzdal sexu. Někdo by to měl mravencům vysvětlit, že nějakou dobu to fungovat může ale za rostoucího rizika pro oba druhy a rozhodně ne na věčné časy.
"dobrovolnost" taky nemusí být dobrovoln
Jack Ketch,2012-07-04 19:16:10
Když se na to podíváte z pohledu genů, může to klidně být oboustranně výhodná symbióza. Mšičím genům je úplně jedno, co se líbí mšicím a dlouhodobě výhodné strategie nepromýšlejí (vzpomeňte na poněkud strašidelný případ tasmáského čerta). Celou situaci můžeme klidně vnímat i tak, že si mšice (jejich geny) ochočily mravence, aby se nemusely obtěžovat s pohlavním rozmnožováním. Mraveniště vlastně může být (s trochou nadsázky) takový mšičí rozšířený fenotyp
Nemělo by jít o ochočení mravenců aby ...
Josef Pazdera,2012-07-04 20:39:41
Ano, od samého počátku se snažím obhajovat to, že zvolená cesta směrem k chovu klonů, pokud je uplatňována důsledně a dlouhodobě, je cestou slepou. K Vašemu postřehu ohledně oboustranné výhodnosti - autorka pro to volí termín „zvláštní druh symbiózy“ a pojmu oboustranně výhodná se vyhýbá. Vysvětluji si to tím, že rovněž nespatřuje případné takové řešení za trvale výhodné. Váš příměr, že si „mšice (jejich geny) ochočily mravence, aby se nemusely obtěžovat s pohlavním rozmnožováním“ nepovažuji za pravděpodobný. Odporuje představě, že za sex vděčíme traspozonům. Tedy elementům v genomu, které (zcela sobecky) mají tendenci se šířit. Z toho plyne, že geny mšice nepůjdou proti svým zájmům (traspozonálním zájmům). Vzhledem k tomu, že tyto elementy tvoří většinu našeho genomu, není pravděpodobné, že by k něčemu takovému mohlo dojít. Proto také diskutované řešení „dobrovolnosti mšic“ nepovažuji za reálné a jako pravděpodobnější scénář považuji domestikaci mšic jako sobecké prosazování zájmů mravenčích (chcete-li jejich genů), kterým se mšice pouze přizpůsobují. Nějakou (i poměrně dlouhou dobu) to zvládat mohou a může to dělat dojem oboustranné výhodnosti. Cesta směrem bez sexu by je dříve nebo později přivedla na „konečnou“.
Z další diskuse se omlouvám, je potřeba také jít dělat něco užitečného.
naopak, mšice se "sexu" nevzdávají,
Dagmar Gregorova,2012-07-04 22:43:56
natož nedobrovolně. Spíše jsou k němu dohnány rizikem vymření - vlastně ne "k sexu", nýbrž k partenogenetickému zplození pohlavní generace samiček a samců s haploidními gametami.
Bylo by zajímavé porovnání, kdybychom vzali z mraveniště nějaké ty samičky a vystavili standardním podmínkám, jestli bychom zjistili, že se v otázce rozmnožování od svých nemravenčích "sou-družek" (samiček stejného druhu) liší...
Dohnány rizikem?
Josef Pazdera,2012-07-05 14:22:51
Mšice ani žádný jiný organismus si rizika vymření neuvědomuje. Stresory, které spouští mechanismus rozkolísání genomu nefunguje jen na „riziko vymření“, musí fungovat i na vylepšené podmínky, nejen zhoršené. Jinak by druh přišel o schopnost využívat nově nabízející se potravní zdroje, teritoria,… Jde o přirozený proces šíření sobeckých elementů, který se aktivuje při změnách obecně a ty jen využívají situace, která jim přestala bránit v „rozletu“. Tomu nedobrovolnému vzdávání se nerozumím, ale s tím doháněním a nucením to vidím poněkud jinak. K „nucení“ dochází v době klidu a pohody, ne v době ohrožení. Jen tehdy organismy své elementy chtivé se všude a do všeho se „rozprasit“ zvládají ukočírovat a přinutit k nečinnosti. Teprve až když se jim pospustí uzda projeví se jejich bezohledná sobeckost. Jako utržení začnou páchat změny na genomu, rozlézat se kam se dá, dělat mutace, přeskupovat, měnit promotory,... a ke svému šíření využijí všechny dostupné cesty. Sex podporuje šíření transponovatelných elementů ("genů") nejen na potomky (genealogicky) ale i horizontálně (na sousedy a sousedky). Rozdíl mezi virovou infekcí a retrotraspozony je nezřetelný. Je otázkou co je co. Jednou je to vir a z jiného pohledu retrotranspozon. Neni jistí co z čeho vzniká a co jsme my a co oni. Retroelementy tvoří 20 % našeho genomu. Jejich snahou je také se šířit. Horizontální přenos DNA a RNA se děje i během kopulace, když nedojde k početí. Nejde jen o "viry" i bakterie jsou schopny si část DNA inkorporovat a přenášet. U lidí si kousek lidské DNA přivlastnily i prevítky šířící kapavku. Sex dovoluje sobecké elementy šířit i mezidruhově. Sex je významnějším faktorem, než jen součástí přenosu genů na potomky. Je hráčem i v horizontálním přenosu DNA, RNA. Hlavně ale není o nucení a dohánění se k němu, je o odblokování barier, rozbíhá se spontánně.
a co EU?
Roman Rodak,2012-07-03 18:25:43
Naskyta sa otazka - maju na to povolenie od EU? Maju vypracovane prislusne havarijne smernice? Ako maju osetreny nechceny unik vosiek do volnej prirody?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
