Termitenschlachten Können Die Entwicklung Sozialer Insekten Erklären

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Eine studie über termiten zeigt, wie "arbeiterinsekten" entstanden sind.

Dieser Artikel hinter den Kulissen wurde WordsSideKick.com in Partnerschaft mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Die natürliche Selektion spricht für kleine biologische Veränderungen, die größere Überlebenschancen und eine erfolgreiche Reproduktion ermöglichen. Dieser Prozess passt jedoch nicht gut zur Entwicklung sozialer Insekten, insbesondere wenn ihre Kolonien über eine Million nicht reproduktive Mitglieder haben können.

Eine neue Studie über Termiten könnte die Antwort auf eine solche evolutionäre Frage haben, die Charles Darwin vor fast 150 Jahren zuerst gestellt hatte: Wie unterstützt die natürliche Auslese Insekten- "Arbeiter" und "Soldaten", die sich nie reproduzieren, Partner finden oder ihre eigenen Kolonien gründen? ?

Anscheinend könnte die Antwort sein, dass die Arbeiter und Soldaten zu Hause bleiben.

"Diese Frage nach der Entwicklung des Sozialverhaltens unter Insekten hat mich wirklich fasziniert", sagte die Forschungsforscherin und Evolution-Biologin der University of Maryland, Barbara Thorne, die seit fast 30 Jahren der Antwort nachgeht.

"Soziale Insekten sind in vielen verschiedenen Lebensräumen auf der ganzen Welt äußerst erfolgreich und dominant. Wir wissen jedoch nicht, wie sich diese blühende, aber komplexe Koloniestruktur entwickelt hat. Deshalb habe ich mich als junger Student an diesen Studien beteiligt."

Thornes jüngste Forschung, die zum Teil von der NSF finanziert wurde, bringt eine neuartige Theorie auf, wonach es für frühe Nachwuchs-Termiten vorteilhafter sei, zu Hause zu bleiben und ihren Eltern zu helfen, als riskante Versuche, unabhängige Kolonien außerhalb des Nestes zu schaffen, wo sie anfälliger wären zu Raubtieren. Die jungen Termiten hatten die beste Gelegenheit, den Fortpflanzungsthron zu übernehmen, als ihre Eltern von Nachbarn getötet wurden.

"Der Anreiz, bei ihren Geschwistern zu Hause zu bleiben und den Nachlass ihrer Eltern zu erben, könnte ein fehlendes Glied für die Entwicklung der Sterilität unter den sozialen Insekten darstellen", sagte Thorne.

Thorne und ihre Kollegen Philip Johns und Ken Howard, beide jetzt am Bard College, und die Kollegen aus Maryland, Nancy Breisch und Anahi Rivera, veranstalteten Treffen zwischen Kolonien benachbarter Dampwood-Termiten - die primitiv lebenden Termiten mit ähnlichen Merkmalen wie hypothetische Vorfahren - und analysierten auch die genetischen Marker der Termiten.

Die Forschungen ihres Teams zeigen, dass wenn zwei benachbarte Termitenfamilien im selben Stamm sich treffen, sie kämpfen, was oft zum Tod von Königen und Königinnen einer oder beider Familien führt.

Dies ebnet den Weg für die Ersetzung "juniorer" Könige und Königinnen, die sich aus einem oder beiden Kolonialherren entwickeln. Mit anderen Worten, sterile Termiten können zu Reproduzenten werden, wenn ihre Eltern getötet werden, und sie werden zu den wichtigsten Vorfahren der Kolonie.

Pheromone, die von gesunden Königen und Königinnen produziert werden, unterdrücken normalerweise die Gonadenentwicklung in "Helfer" -Klassen, und wenn die Könige und Königinnen sterben, verschwinden die Pheromone oder nehmen ab. Infolgedessen hebt die Unterdrückung und nicht zusammenhängende, "sterile" Helfer-Nachkommen aus beiden Kolonien neue "Reproduktionsmittel" an und nehmen den Thron an.

"Die Ermordung von Gründungskönigen und -königinnen könnte dazu geführt haben, dass junge Termitenkinder als nicht reproduzierende Arbeiter in ihren Geburtskolonien bleiben", sagte Thorne. Anstatt gefährliche Versuche zur Ansiedlung unabhängiger Kolonien außerhalb des Nestes zu riskieren, könnten sie zu Hause eine bessere Gelegenheit haben, Reproduzenten zu werden.

Es stellt sich auch heraus, dass hunderte von Königs- und Königingründungspaaren gleichzeitig denselben toten Baum besiedeln, wodurch die Insekten die Möglichkeit haben, sich mit ihren Nachbarn zu treffen und zu kämpfen. Wenn Könige und Königinnen getötet werden, schließen sich Termiten aus nicht verwandten Familien zusammen und kooperieren in einer größeren, stärkeren Gruppe, in der neue reproduktive Termiten aus einer oder beiden Arbeiterreihen der Kolonie hervorgehen können. Termiten aus den beiden Familien können sich sogar kreuzen.

Da diese jungen Kolonien relativ klein sind, haben die Nachkommen - die als Helfer in den Nestern ihrer Eltern bleiben - eine vernünftige Chance, die Ressourcen der Familie zu erben und zu reproduktiven Termiten zu werden.

"Die fusionierte Kolonie hat auch im nächsten Kampf mit einem Nachbarn einen Größenvorteil", sagte Thorne. "Daher profitieren beide nicht miteinander verwandten Familien nach Koloniebegegnungen."

"Ameisen, Bienen und Wespen haben auch sehr soziale Kolonien mit Königinnen und sterilen Helfern, aber sie haben ein ungewöhnliches genetisches System, das das Studium ihrer sozialen Herkunft erschwert", sagte Thorne. "Termiten haben sowohl Könige als auch Königinnen und ihre Kolonieorganisation ist erstaunlich konvergierend mit den Ameisen, Bienen und Wespen. Dennoch entwickelten sie sich völlig unabhängig und hatten ein normaleres genetisches System. Termiten haben noch nicht viel Aufmerksamkeit von Evolutionsbiologen erhalten ihr Fall kann einige grundlegende Prinzipien aufzeigen. "

Die primitive lebende Termite der Zootermopsis-Gattung teilt die sozialen, Entwicklungs- und Lebensraummerkmale mit den Vorfahren der Vorfahren und dient somit als Modellsystem, um Rückschlüsse darauf zu ziehen, wie stark sich das soziale Verhalten in diesen Insekten vor 140 Millionen Jahren entwickelte. Nachdem primitive Termiten aufgrund der Möglichkeit einer frühen oder "beschleunigten" Vererbung einen Anreiz hatten, zu Hause im Nest ihrer Eltern zu bleiben, wurde dieses Verhalten fixiert und im Laufe der Zeit durchlief das soziale Verhalten der Termiten das, was der Harvard-Biologe Edward O. Wilson beschreibt Der Punkt, an dem es kein Zurück mehr gibt."

"Diese Ergebnisse zeigen, wie ökologische Faktoren die Entwicklung der sozialen Organisation durch die Beschleunigung und Verbesserung der direkten Fitnessmöglichkeiten von Nachwuchshelfern hätten fördern können, wodurch die Verwandtschaft der Geschlechter weniger wichtig war", sagte Thorne.

  • Video: Termitenschlacht
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Anmerkung des Herausgebers: Diese Forschung wurde von der National Science Foundation (NSF) unterstützt, der Bundesbehörde für die Finanzierung von Grundlagenforschung und -bildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Alle Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen, die in diesem Material zum Ausdruck kommen, sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der National Science Foundation wider. Siehe das Archiv hinter den Kulissen.


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