نوعی زنبور عسل بر اثر رویدادی ژنتیکی، ارتش همسان جاودانه می‌سازد

فروپاشی کندوهای زنبور عسل دشت آفریقا (آپیس ملیفرا اسکوتلا) در مواردی به‌ دلیل تهدید نامرئی درونی رخ می‌دهد؛ حضور ارتش کلون جاودانه‌ی در حال رشد زیرگونه‌ای از زنبور رقیب. چنین چیزی ممکن است. درواقع زنبورهای کارگر ماده‌ی زیرگونه‌ی رقیب (زنبور عسل کیپ آفریقای جنوبی یا آپیس ملیفرا کپنسیس) می‌توانند نسخه‌های کاملی از خود ایجاد کنند و در این زمینه، زنبور کارگری پیدا شده که طی سه دهه‌ی گذشته، این کار را چند میلیون بار انجام داده است.

زنبورهای عسل کیپ با دارا بودن توانایی کلون‌سازی همیشگی، به کندوهای زنبورهای عسل رقیب نفوذ می‌کنند و بدون نیاز به ملکه، نسخه‌های فراوانی از خود می‌سازند. بدتر اینکه این کلون‌ها مفت‌خور هستند و هیچ کاری انجام نمی‌دهند.

به گزارش لایو ساینس، مطالعه‌ی جدیدی اساس ژنتیکی این سازگاری عجیب و ترسناک را آشکار کرده است. بر خلاف بیشتر جانوران و حتی ملکه‌ی همین نوع زنبور، DNA تخمی که این زنبورهای کارگر ماده می‌گذارند، دستخوش تغییر و بازآرایی نمی‌شود. این امر کارگران را قادر می‌سازد تا با هر بار تولید مثل، نسخه‌ی کاملاً مشابه خود (یک کلون یا همسان) را تولید کنند. به‌ گفته‌ی پژوهشگران، پدیده‌ی ممانعت از فرایند نوترکیبی DNA حین تولید تخم که در این زنبور مشاهده می‌شود، قبلاً هرگز در موجودی دیده نشده است.

بنیامین اولدروید، نویسنده مقاله و استاد ژنتیک رفتاری در دانشگاه سیدنی، با اشاره به این واقعیت که تبادل قطعات ژنی بین کروموزوم‌ها معمولاً برای حفظ کروموزوم‌ها در کنار هم در جریان فرایند تولید تخمک مورد نیاز است، می‌گوید: «این پدیده باورنکردنی و همچنین فوق‌العاده ناکارآمد است؛ اما آن‌ها به‌نوعی موفق به انجام این کار شده‌اند (هنوز تخم می‌گذارند). پیش‌ از این هرگز در هیچ جایی در مورد آن نشنیده بودم.»

زنبورهای عسل کارگر و حشرات اجتماعی دیگر توانایی نوعی تولید مثل غیر جنسی دارند که «بکرزایی ماده‌زایی» نامیده می‌شود و در آن، ماده‌ها از تخم‌های بارورنشده، فرزندان ماده تولید می‌کنند. زنبور کارگر تک‌والد با هر بار تولید فرزند‌، کروموزوم‌هایی که از والدین خود (یک ملکه و یک نر) دریافت کرده است، چهار بار کپی می‌کند. سپس  ماده ژنتیکی را از هر چهار کروموزوم می‌گیرد، آن را بازآرایی می‌کند و با استفاده از آن DNA مخلوط و طی فرایندی که نوترکیبی نامیده می‌شود، چهار کروموزوم ایجاد می‌کند. این بازآرایی تضمین می‌کند که حتی با داشتن یک والد، فرزندان آینده از نظر ژنتیکی متفاوت باشند.

البته از آنجایی که فقط دو کروموزوم از چهار کروموزوم انتخاب می‌شوند و ماده‌ی ژنتیکی جدیدی توسط شریک جنسی ارائه نمی‌شود، با هر نسل، تنوع ژنتیکی به‌طور متوسط یک‌سوم کاهش پیدا کند. پس از چند نسل تولید مثل به روش بکرزایی، کاهش مداوم ماده ژنتیکی به سطوحی از تنوع ژنتیکی منجر می‌شود که به‌قدری پایین است که موجب مرگ می‌شود.

بنابراین  بیشتر حشرات اجتماعی متکی بر ملکه‌ای هستند که به‌جای آن‌ها تولید مثل جنسی انجام می‌دهد. در مقابل، کارگرانی که تنوع ژنتیکی بالایی دارند، سلامت کلونی را حفظ می‌کنند و از نوزادان کلونی خود که ارتباط ژنتیکی نزدیکی با آن‌ها دارند، محافظت می‌کنند. اولدروید می‌گوید:

این مانند جامعه‌ی بشری است؛ ما این کشمکش را بین آنچه برای فرد و آنچه برای جامعه مفید است، داریم و به هنجارهای اجتماعی رسیده‌ایم که به کارکرد ما و جامعه کمک می‌کند. یکی از خصوصیاتی که برای سرکوب رفتار خودخواهانه در جوامع زنبورهای عسل تکامل پیدا کرده، این است که زنبورهای کارگر معمولاً نمی‌توانند تخم بگذارند.

به‌ گفته‌ی اولدروید، این وضعیت در حالت کلی در مورد زنبور عسل کیپ مصداق دارد که کل کلونی بر اساس قوانین معمول تولید مثل حشرات اجتماعی بقا پیدا می‌کند؛ اما کارگران زنبورهای عسل کیپ دارای جهشی ژنتیکی هستند که آن‌ها را قادر می‌سازد با تمام مواد ژنتیکی حاصل از چهار کروموزوم به طریق بکرزایی تخم‌گذاری کنند (بنابراین هیچ‌یک از کروموزوم‌ها را بیرون نمی‌اندازند). آن‌ها با این توانایی، می‌توانند از کاهش تنوع ژنتیکی فوری که ناشی از فرایند بازآرایی است، پیشگیری کنند. این امر به آن‌ها اجازه می‌دهد هر زمان که بخواهند، خود را برای دهه‌ها کلون کنند. البته کلون کردن در طولانی‌مدت به ایجاد جمعیتی منجر می‌شود که درمجموع، از تنوع ژنتیکی برخوردار نیست.

این قدرت استثنایی کلون کردن، کلونی‌ها را در نقطه‌ی تعادل بسیار ظریفی بین فردگرایی و اجتماع‌گرایی قرار می‌دهد و این جوامع، در صورت لغزش از نقطه‌ی تعادل، ممکن است در معرض خطر انقراض قرار بگیرند.

اولدروید و گروهش برای درک اینکه کلون‌ها چگونه می‌توانند میلیون‌ها نسخه از خود تولید و همچنان عملکرد خود را حفظ کنند، ژنوم زنبورهای کارگر کیپ را با ژنوم ملکه و فرزندان آن مقایسه کردند. آن‌ها با ممانعت از جفت‌گیری ملکه، آن را به تولید مثل غیر جنسی واداشتند و سپس توالی‌های خاصی از DNA را از ملکه و از ۲۵ لاروی که تولید کرده بود، بررسی کردند. آن‌ها همین کار برای چهار زنبور عسل کارگر کیپ و ۶۳ لارو آن‌ها تکرار کردند.

توانایی زنبورهای کارگر کیپ برای کلون کردن طبق میل خود، کلونی‌های آن‌ها را در موقعیت مخاطره‌آمیزی قرار می‌دهد؛ خصوصاً زمانی که ملکه کلونی را ترک می‌کند یا می‌میرد و نظم اجتماعی سابق فرومی‌پاشد. زنبورهای کارگر به‌ جای صرف انرژی برای احیای کلونی، خود را وقف برنامه‌های خودخواهانه مانند یافتن راه‌هایی برای قرار دادن کلون‌های خود در مسند قدرت می‌کنند. اولدروید می‌گوید: «برای مثال، اگر ملکه را بردارید، این زنبورها به‌جای پرورش ملکه‌ی جدید، مانند کاری که گونه‌های دیگر زنبور عسل انجام می‌دهند، خود شروع به تخم‌گذاری می‌کنند.»

همچنین درون کندو سلول‌هایی به نام سلول ملکه وجود دارد که در آن ملکه تخم‌های حاوی ملکه‌های آینده را می‌گذارد. ممکن است زنبور کارگری از کلونی دیگر وارد شود یا یکی از زنبورهای کارگر موجود در آن کلونی بیاید و به جای تخم ملکه، تخم‌های کلون خود را در سلول بگذارد. به این ترتیب، آن‌ها می‌توانند به‌عنوان ملکه به دنیا بیایند.

اما تبار خاصی از زنبورهای کارگر کیپ این رفتار انگل‌وار اجتماعی را پیش‌تر برده است؛ تا جایی که دیگر به ملکه نیازی نیست و آن‌ها فقط با تصرف کندوی زنبورهای عسل دشت آفریقا به حیات خود ادامه می‌دهند. اعضای متعلق به این تبار سرکش از زنبورهای کیپ به کندوهای زنبورهای عسل دشت آفریقا که معمولاً برای اهداف کشاورزی به کار می‌روند، وارد می‌شوند و تا می‌توانند تخم‌گذاری می‌کنند تا زنبورهای دشت آفریقا آن‌ها را با فرزندان کلونی خود اشتباه بگیرند و پرورش بدهند.

در این وضعیت، لاروهای زنبور کیپ متجاوز حتی پیام‌هایی به میزبانان خود ارسال می‌کنند تا آن‌ها را بیشتر تغذیه کنند. این رفتار فاخته‌مانند (بسیاری از گونه‌های فاخته تخم خود را در آشیانه‌ی پرندگان دیگر می‌گذارند تا پرنده صاحب لانه جوجه را بزرگ کند)، به آن‌ها اجازه می‌دهد بدن و تخمدان خود را تقریباً به اندازه بدن و تخمدان ملکه رشد بدهند. اولدروید می‌گوید: «این کلون‌های زنبور کیپ هیچ کاری درون کندوها انجام نمی‌دهند؛ زیرا به زنبور مولد تبدیل شده‌اند.» این امر سریعاً به فروپاشی کندو منجر می‌شود.

به گفته اولدروید، کارگران زنبور کیپ که در این رفتار انگلی شرکت دارند  از نظر ژنتیکی، زادگان زنبور کارگری هستند که در سال ۱۹۹۰ زندگی می‌کرد. همین تبار عامل فروپاشی سالانه ۱۰ درصد از کلونی‌های زنبور عسل دشت آفریقا است.

اکنون که پژوهشگران به درک این مسئله نزدیک شده‌اند که این زنبورهای کارگر چگونه ترفند کلون‌سازی عجیب خود را به کار می‌برند، می‌خواهند بدانند چگونه ملکه‌ها می‌توانند ژنی را فعال کنند که نوترکیبی را ممکن می‌سازد و چگونه زنبورهای کارگر می‌توانند آن را غیر فعال کنند. آن‌ها همچنین می‌خواهند کندوهای زنبورهای عسل دشت آفریقا را که مورد هجوم زنبورهای کارگر کیپ قرار گرفته‌اند، بررسی کنند تا متوجه شوند چه چیزی آغازگر فروپاشی کلونی است.

پژوهشگران یافته‌های خود را در مجله‌ی Proceedings of the Royal Society B منتشر کرده‌اند.