Wissenschaftler machen Supersoldat Ameisen

Als acht bizarr groß-headed Soldat Ameisen in eine wilde Kolonie gesammelt aus Long Island, N.Y., tauchte wusste Wissenschaftler, dass sie etwas interessantes gefunden hatte.

Diese Entdeckung dieser übergroßen Versionen von Soldier Ameisen, deren Aufgabe es ist, das Nest zu verteidigen, führte Forscher zum Erstellen ihrer eigenen Supersoldat Ameisen im Labor mit Hilfe eines Hormons, und auf diese Weise bieten eine Erklärung für die spezifischen Formen mit dedizierten Arbeitsplätze in ihren Kolonien wie Ameisen und möglicherweise auch andere soziale Insekten übernehmen.

Es stellt sich heraus diese abnorme Soldier Ameisen Rückschläge zu einem uralten Zustand, man waren, die nicht mehr innerhalb ihrer Art, ausgenommen, scheinbar zufällig auftaucht. Dieses Phänomen erscheint gelegentlich anderswo, in Form von Walen tragen Gliedmaßen, die ihre Vorfahren verloren, Hühner mit Zähnen oder Menschen mit Schwänzen. [10 verkümmerten Gliedmaßen & Organe]

"Es wurde ist bekannt für eine lange Zeit, die solche Zettel kommen, und sie werden angesehen als der Barnum und Bailey der Evolution," sagte die Studie leitende Wissenschaftlerin Ehab Abouheif, Canada Research Chair in der evolutionären Entwicklungsbiologie an der McGill University. "Was wir zum ersten Mal zeigen, ist gibt es diese uralten Potenzial dort sitzen, und als von der Umgebung kann es wirklich entfesseln Sie dieses Potenzial, das Entwicklung unterstützen kann."

Die Supersoldaten zu erfüllen

Die Arten, die in New York, Pheidole Morrisi, gesammelt hat normalerweise zwei Arten von Arbeiterameisen, nach Abouheif: Minorarbeiterinnen, die verantwortlich für Futter, Pflege, Fütterung Eiern und Larven und die Pflege der Königin; und Soldat Ameisen, die verteidigen des Nests und verwenden Sie ihre großen Mandibeln, um Samen geerntet, indem man die Minorarbeiterinnen zu knacken.

Diese Spezies nicht Supersoldaten, aber die großen leitete Viecher ähnelte der Supersoldat Ameisen unter acht Arten von Ameisen in den Südwesten der USA und Nordmexiko gefunden. Alle neun Arten gehören zur Gattung Pheidole, die etwa 1100 Arten enthält.

So es Sinn machte, dass die Out-of-Place-Supersoldaten etwas über den Ursprung des Supersoldaten zu den acht anderen Arten zeigen könnte.

Ein Supersoldat machen

Um dies herauszufinden, beobachtete die Forscher unter der Leitung von Rajendhran Rajakumar, Doktorand in Abouheifs Lab, Supersoldat Larvenentwicklung aus zwei der acht Arten, die normalerweise sie produzieren. (Die Forscher wollten zur Untersuchung des Verhaltens von P. Morrisi , die sie gesammelt hatte, aber sie wurden im Labor von anderen Ameisen getötet.)

Einer Ameise Kaste oder Rolle in der Kolonie, richtet sich nach ökologischen Schalter oder Perioden während der Larvalentwicklung wenn es für bestimmte ökologische Cues empfänglich ist. Erwachsenen Ameisen in der Kolonie können diese Schalter durch, zum Beispiel bearbeiten Anwendung bestimmter Hormone genannt Pheromone für die Larven.

In der ersten Periode der Entwicklung bestimmt dieser Schalter, ob das Ei wird eine Königin oder ein Arbeiter und dann einen anderen Schalter zweite legt fest, ob die Larve ein Soldat oder eine geringfügige Arbeiter werden.

Kurz vor dem zweiten Schalter angewendet sie eine Chemikalie, die wirkt wie Juvenilhormon für die Larven der drei Arten, die keine Supersoldaten. Juvenilhormon engagiert sich in ökologischen Hinweise, wie z. B. Ernährung, in der Identität der Larven zu übersetzen. Durch die Anwendung es künstlich, schob die Forscher nicht nur die Larven über die Schwelle, an denen sie normalerweise regelmäßigen Soldaten werden würde, aber über eine zweite Schwelle, die normalerweise ausgeblendet ist, Supersoldaten zu schaffen.

Aber diese Lab erstellt Supersoldaten nicht perfekte Treffer zu den natürlichen. Als Erwachsene erhalten sie kleine verkümmerte Flügel Knospen, etwas, was normale Supersoldaten zu verlieren, wenn sie Reifen.

"Das Potenzial [zum Supersoldaten zu werden] ist da, aber es ist ein wenig roh," sagte Abouheif.

Die Forscher untersuchten auch die Expression eines Gens in der Kontrolle der Flügel-Entwicklung beteiligt, und fand Ähnlichkeit zwischen der Lab-induzierte Supersoldaten und den natürlichen. Sie fanden auch ähnliche Veränderungen traten in zwei verschiedenen Arten von natürlich vorkommenden Supersoldaten, dies sowohl stützte sich auf den gleichen Entwicklungs-Mechanismus.

Also, warum haben Supersoldaten?

Die natürlich vorkommenden Supersoldaten scheinen eine Verteidigung-Funktion haben. Diese Arten leben in den gleichen Bereichen wie Armee Ameisen, die ihre Kolonien angreifen. Bei einer Razzia verwenden die Supersoldaten ihre großen Köpfe, um die Tunnel zu ihren Nestern, die Angreifer zu halten zu blockieren.

Andere Arten von Pheidole Ameisen, diejenigen ohne Supersoldaten, Leben jedoch auch neben Armee Ameisen. Eine der Arten, in denen die Forscher die Supersoldaten, p. Hyatti, induzierte, packt seine Brut und klettert Halme des Grases Armee Ameise Überfälle zu entkommen.

Moreau schlägt ein weiterer Grund, die riesigen Staats-und die Supersoldaten könnte sich als nützlich: Schleifen Samen. Supersoldaten größere Samen als reguläre Soldaten Schleifen konnte, sagte sie.

Ein Geheimnis aus dem Stammbaum

Die Ergebnisse könnten helfen, um ein Geheimnis des Ursprungs der solche Supersoldat Ameisen zu lösen. Bisherige Arbeit von Corrie Moreau ergab, dass eines der Supersoldat Arten befindet sich in der Nähe der Basis des Stammbaums Pheidole eng Evolutionsbiologe im Field Museum in Chicago, der nicht mit dieser Studie beteiligt war, um die Ahnen Ameisen, während andere Supersoldat Arten innerhalb des Baumes verstreut waren.

Es gibt zwei mögliche Erklärungen für dieses Arrangement: jeder der Sorte entwickelt verschiedene Möglichkeiten zum Erstellen von Supersoldaten oder der Mechanismus entwickelt mit der frühesten gemeinsamen Vorfahren vor etwa 35 Millionen auf 60 Millionen Jahren nach Moreau.

Die Arbeit des Abouheifs Mannschaftspunkte auf Letzteres —, dass Supersoldaten stammen aus der Wurzel des Stammbaums – und es zeigt, wie Supersoldaten erstellt werden.

Die Auswirkungen betreffen nicht nur Ameisen, nach Moreau.

"Die Frage ist,"alle Insekten einen ähnlichen Weg benutzen wie wurde in der groß-headed Ameisen gefunden oder das etwas Besonderes zu dieser Gruppe ist"" schrieb sie in einer e-Mail zu LiveScience. "Egal, schlägt es vor, dass wir evolutionär konservierte Wege über den Baum des Lebens suchen sollten."

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Anmerkung des Herausgebers: diese Geschichte wurde am 6. Januar um 10:25 die korrekte Schreibweise des Namens der Ehab Abouheif entsprechend aktualisiert.