Dlaczego kolonie?

Dlaczego mrówki żyją w koloniach?

Dlaczego królowa jest jedynym osobnikiem w kolonii składającym jaja? I jak robotnice mogą uważać za dobry pomysł rezygnację ze zdolności do reprodukcji na rzecz opieki nad potomstwem swojej matki? Dlaczego mrówki żyją w koloniach?

Aby zrozumieć, dlaczego mrówki żyją w zorganizowanych społeczeństwach, trzeba najpierw spróbować zrozumieć ich historię ewolucyjną. Na początek przyjmijmy za pewnik: mrówki zaczęły organizować się w proste kolonie około 100–200 milionów lat temu. Choć było to bardzo dawno temu, zjawisko to jest stosunkowo nowe na Ziemi w porównaniu z jej wiekiem. Owady te były jednymi z pierwszych, które zasiedliły powierzchnię planety około 400 milionów lat temu, podczas interwału geologicznego zwanego dewonem. Uważa się, że pierwsze termity pojawiły się około 200 milionów lat temu, w okresie jury lub kredy. Rodzina termitów nie jest spokrewniona z drzewem genealogicznym mrówek i nie dzieli z nimi tego samego pula genowej. Należą do własnego rzędu, Isoptera (podczas gdy mrówki należą do błonkówek – Hymenoptera). Podobnie jak mrówki, termity są eusocjalne i stanowią dobry przykład możliwości rozwoju zachowań społecznych niezależnie od siebie. Kilka milionów lat później, a dokładniej w epoce wczesnego trzeciorzędu (50–60 milionów lat temu), mrówki i termity były dominującymi owadami na Ziemi. (1)

Dlaczego więc zachowanie to nie wyewoluowało wcześniej niż po 200 milionach lat? Odpowiedź jest skomplikowana. Życie eusocjalne ma zarówno zalety, jak i wady. W końcu wciąż istnieją owady samotne, które z powodzeniem przetrwały kolejne epoki historyczne i geologiczne. Faktem jest, że duże społeczeństwa i struktury tworzone przez grupę eusocjalną wymagają czasu i zasobów, aby je zbudować i utrzymać. Podczas gdy owad samotny może skoncentrować swoją energię i czas na poszukiwaniu pożywienia, wychowywaniu potomstwa i przetrwaniu wystarczająco długo, by zostać zastąpionym przez następców, mrówki mają przed sobą trudniejsze zadanie. Muszą produkować ogromne ilości bezpłodnych robotnic, które będą się nimi opiekować, w porównaniu z mikroskopijną kastą składającą jaja (królowymi). Kiedy kolonia jest wystarczająco silna, co może zająć lata, może rozpocząć pracę nad płodnym potomstwem. W tym czasie samotne owady przechodzą przez wiele własnych pokoleń. Owady samotne są również bardzo mobilne – potrafią szybko wchodzić i wychodzić z różnych obszarów – podczas gdy życie eusocjalne wymaga ogromnej ilości pracy i podejmowania ryzyka, aby osiągnąć to samo. Nie należy zapominać o zaletach życia samotnego, ale nic nie może się równać z dojrzałą kolonią owadów eusocjalnych.

Kolejną zaletą życia społecznego jest zdolność do kontrolowania terenu i wyznaczania terytoriów. Pożywienie i inne zasoby mogą zostać zawłaszczone, co jest trudne do osiągnięcia dla samotnego osobnika. W gatunkach, w których mrówki tworzą nowe królowe, pozwalając im na kopulację na powierzchni, a następnie powrót do gniazda, długi cykl życia pozwala na pewne utrzymanie kontroli nad otoczeniem. (2)

Zalety wychowywania rodzeństwa

Choć życie w społeczeństwie wydaje się praktyczne i korzystne, dlaczego mrówki faktycznie potrzebują kasty robotnic? Są one bezpłodne i w najlepszym razie mogą składać jaja, z których wykluwają się samce. Z ich jaj nie powstaną nowe kolonie ani królowe. Dlaczego więc poświęcają swoją zdolność do posiadania własnego potomstwa?

Odpowiedź jest całkiem interesująca, nawet z perspektywy człowieka. Robotnice mrówek mogą wydawać się bezinteresowne (altruistyczne), ale ich sterylne życie nie jest altruistycznym poświęceniem. Weźmy za przykład siebie, a prosta matematyka rozwiąże ich zagadkę:

Jesteś potomstwem swojej matki i ojca – co oznacza, że genetycznie w 50% jesteś matką, a w 50% ojcem. Twoje własne dziecko, córka, niesie połowę twoich genów. Mrówki nie mają takiego samego systemu genetycznego jak ludzie w odniesieniu do potomstwa. Samce powstają z niezapłodnionych jaj, co oznacza, że królowa nie dodaje do nich nasienia. W ten sposób samce otrzymują tylko jeden zestaw chromosomów, co oznacza, że w 100% składają się z genów matki. Samce nie mają ojca. Ta zależność sprawia, że samce wnoszą mniejszą różnorodność genetyczną do puli genów królowej, z którą kopulują, w porównaniu z samymi królowymi. Kiedy więc królowa składa zapłodnione jajo (na przykład robotnicę), miesza połowę swojego materiału genetycznego z połową materiału samca (nasieniem). Ponieważ jednak samiec nie ma ojca, jego pula genowa jest o połowę mniejsza niż królowej. W ten sposób córki są bardziej spokrewnione ze swoją matką niż z ojcem. Są w 75% matką, ponieważ samiec może wnieść tylko jeden zestaw chromosomów (25%).

Jeśli pamiętasz swoje relacje genetyczne z własnym dzieckiem, będziesz w stanie porównać te dwie sytuacje. Twoje dziecko dzieli z tobą 50% genów, podczas gdy mrówki dzielą ich aż 75%. Oznacza to, że aby zmaksymalizować przekazanie swoich genów, ekonomicznie bardziej opłaca im się wychowywać rodzeństwo, niż własne dzieci. W życiu samotnym, bez bezpłodnej kasty robotnic, nie jest to możliwe. (3)