Эффективность производства половых каст пчелосемьи

Факт, что матка способна подавлять развитие яичников у рабочих пчел, т.е. физиологически как бы кастрирует их, общеизвестен. Когда бы этого не было, были бы пчелы, способные откладывать неоплодотворенные яйца и выводить собственных трутней. Действительно, доказано, что перед роением в семье обильно появляются сильно доминантные пчелы со значительно развитыми яичниками, так называемые трутовки. Матка попадает в плен к рабочим пчелам, и они отжимают ее на окраину гнезда; иногда она подвергается даже их нападению. Предполагается, что это те пчелы, которые запускают процесс роения, а матку принуждают к выходу из семьи. Все свидетельствует о том, что плодные рабочие пчелы (трутовки) готовятся заменить матку в откладывании яиц. Чтобы это понять, какие для этого есть основания, нужно принять во внимание репродуктивные интересы матки и ее рабочих пчел. То, что самки (матки и рабочие пчелы) потомки диплоидные, а самцы (трутни) потомки гаплоидные, приводит к тому, что заинтересованность в производстве потомков указанных полов различна для матки (с одной стороны) и для рабочих пчел (с другой стороны). Между маткой и рабочими пчелами это приводит к тому, что конкуренция о доминирующем положении в семье приводит к самому эффективному способу распространения собственных генов. Все это, естественно, в ущерб интересам другой касты.

Это разрушает представление о пчелосемье, как о едином целом, и поведение всех особей усиливает такое впечатление. Родство здесь понимается как часть генов (ни в коем образе как конкретное количество) инвестирующего предка на создание генома потомка. В этом понимании предком расплода считаются и стерильные рабочие пчелы, поскольку вкладывают в заботу о расплоде свои трудовые инвестиции, не являясь в буквальном смысле предком этого расплода. Так же с ним разделяют в разной мере копии соответствующих генов родственных особей, несмотря на то, как они возникли.

· Матка на геном дочери (молодой матки) выделяет 50% своих генов.

· Матка на геном своей дочери (рабочей пчелы) также выделяет 50% своих генов.

· Матка на геном сына (трутня) выделяет все 100% своих генов.

· Рабочие пчелы для генома сестры (молодой матки) выделяют 75% своих генов.

· Рабочие пчелы для генома сестры (рабочей пчелы) также выделяют 75% своих генов.

· Рабочие пчелы для генома брата (трутня из яйца матки) выделяют 25% своих генов.

· Рабочие пчелы для генома сына (трутня из собственного яйца) выделяют 100% своих генов.

Известно, что матка инвестирует постоянные энергетические вклады в воспроизводство всех каст, так как все отложенные ею яйца по массе постоянны, и всем потомкам вкладывает постоянное количество своих генов. Все же представление ее генов в трутнях выше, чем в потомственных самках, где разделение ее генов приходится вместе с генами трутней, спарившихся с ней.

Рабочие пчелы при уходе за трутнями (из яиц матки) распространяют их через посредство лишь малое количество своих генов, и это лишь те из них, что получены от матки. Если рабочие пчелы хотят эффективно распространять свои гены, полученные со стороны отца и матери, тогда нужно наладить вывод собственных трутней и особенно вывод сестер (рабочих пчел и маток), т.е. основных составных частей роя. Если же хотят реализовать вывод собственных самцов (трутней), не остается ничего иного как оказать сопротивление матке, освободиться от ингибирующего влияния маточного вещества и стать трутовками.

Здесь также поучительно рассмотреть, как развиваются родственные соотношения инвестирующего объекта к потомству генерации F2 (внукам). В то время как у диплоидных организмов количество генов от родителей к потомству с каждой генерацией понижаются быстрее, здесь, благодаря гаплоидности трутней, ситуация иная. Это приведено в таблицах с комментариями. В этих таблицах для наглядности все диплоидные особи (матки и рабочие пчелы) считаются носителями 100 генов, а особи гаплоидные (трутни) – носителями 50 генов.

Что говорят таблицы

Из таблицы 1 можно видеть, что если матка хочет максимализовать представление своих генов в последующих поколениях, для нее выгоднее производить гаплоидных трутней вместо маток. В трутнях F1 представлены гены маток 100-процентно, в то время как в матках и в рабочих пчелах речь идет о 50-процентном разделении. В поколении F2 матка, для создания генофонда диплоидных внучат, которая была оплодотворена своим сыном, достигает 50-процентного разделения. При распространении через потомков самки в генерации F2 получит только 25% генов бабушки, т.е. вполовину меньше.

Поэтому матки предварительно закладывают трутневые соты перед закладыванием пчелиных и маточников. Если оценим это, каковы родственные отношения потомков в генерации F2 матки F0, в случае, что являются продуктом рабочей пчелы (трутовки) или матки генерации F1, тогда увидим, что матки эти способны вкладывать в трутней гены также эффективно, как и трутневка, т.е. 50%. В отличие от них они, однако, также способны плодить потомка самок, даже если их родственные соотношения всего лишь 25%. Тогда говорится, что матка начинает производить в основном трутней, меньше молодых маток, а рабочих пчел столько, сколько их нужно для ухода за двумя предыдущими кастами.

Из таблицы 2 следует, что если пчелы F0 хотят максимализовать собственный генетический вклад и извлечь пользу в последующих генерациях, для них лучшей возможностью начать с вывода молодых маток. Этим передается 75% родства. Если же этих маток оплоолтворят трутни, и будут эти трутни родственники пчелам F0, то также 75%. Как далее следует из таблицы одинаково хорошей стратегией является вывод как можно большего количества собственных сестер (рабочих пчел), у них родство доходит также 75% и их потомки трутни также как и пчелы F0 в родстве на 75%. Наоборот, вывод трутней из яиц матки очень не выгоден.

Чрезвычайно важно то, что с рабочими пчелами значительно больше генетически окупается вывод собственных трутней (с ними передается 100% родства), чем вывод трутней из яиц матки, где это родственное отношение имеет всего 50%. Этот факт еще в большей степени возводится тем, что собственные трутни способны распространять все гены, которые содержит геном рабочей пчелы, в то время как трутень из яйца матки такой способности не имеет, так как с рабочей пчелой разделяются только гены со стороны матки. Вся половина генов (речь идет о генах, что пчелы получают со стороны отца) распространяться тогда вообще не может. Поэтому пчелы к выводу собственных трутней имеют очень сильную мотивацию. Но постоянно следует иметь в виду, что наше объяснение исходит из доли родства, но никогда из конкретного количества генов.

В свете этого знакомства тогда можно вклад в роение для единолично инвестирующей касты обосновать следующим образом:

Роевая пчела улетает со своей маткой, которая плодит рабочих пчел, получающих 75% родства. Это является лучшим вариантом, чем остаться с молодой маткой и выращивать рабочих пчел, которые будут им родственны только на 37, 5%. Максимум энергии перед роением посвящают выводу своих сестер, родственных им на 75%. Ограничивая заботу о трутневом расплоде матки, которая приносит им малую генетическую выгоду. Энергия, посвященная выводу молодых маток и сестер, создающих рой, которые распространяют ее гены много лучше, чем трутни. Старая матка после посадки роя закладывает лишь пчелиный расплод. Пчелы роя, таким образом, после выхода больше инвестируют для вывода своих высокородственных сестер. Сверх того, роящиеся пчелы выводят в основной семье молодую матку, которая родственна пчелам роя также на 75%, а ее трутни будут родственны пчелам, улетающим с роем, на 75%. В случае, если бы молодая матка погибла, нагрузкой пчел, оставшихся в основной семье, будут собственные яйца и вывод трутней, их геном будет образован за счет 100% генов, а родство возможных внучек инвестирующих это дело пчел будет 50%.

Таким образом, это означает, что пчелы имеют от роения определенную пользу. С его помощью максимализуют свою потенциальную генетическую выгоду.

Матка принуждается пчелами покинуть свою семью. Рабочие пчелы перед роением мало кормят ее и даже проявляют к ней агрессию. Благодаря тому, что покидает семью, ей не дают возможности даже производить трутней – а это для нее генетически невыгодно. Может пройти несколько месяцев, прежде чем рой, заложив достаточную популяцию рабочих пчел, начнет опять распространять свои гены в виде вывода трутней. В материнской семье, которую покинула старая матка, уйдя с роем, выводится ее дочь (молодая матка), и она будет в течение своей жизни плодить тысячи трутней, родственных старой матке всего лишь на 50% (а пчелам ушедшего роя – на 75%), и тысячи рабочих пчел, родственных старой матке на 25% (а пчелам роя – на 37, 5%). Таким образом, матка не имеет к роению такого интереса, как рабочие пчелы. Ее однозначным интересом является воспроизводство собственных трутней, им в генерации F1 передается 100% родства, а их потомкам (F2) – 50%. Однако роение мешает производить больше трутней и ограничивает ее родство к «внукам» семьи, поскольку уходит с роем.

Следует добавить, что рабочие пчелы в рое имеют, как правило, одного отца (трутня). Экспериментально было доказано, что какие пчелы выйдут с роем, а какие останутся в материнской семье, разделяются перед выходом роя. Анализом ДНК было установлено, что пчелы для роения делятся на группы в зависимости от родства «по отцовской линии» и, следовательно, рабочие пчелы в рое бывают дочерьми одного отца (трутня). Это обнаружение однозначно свидетельствует, что генетические аспекты при роении играют ключевую роль.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: