Почему муравьи живут так долго?

Всегда будет компромисс с точки зрения распределения ресурсов между воспроизводством и самообслуживанием. Поскольку рабочие муравьи отказываются от размножения, чтобы выполнять другие роли (сбор ресурсов, уход за детенышами и т. д.) в колонии, логично, что это будет способствовать увеличению продолжительности жизни. Эта идея работает для большинства животных (т. е. более высокая воспроизводимость = более низкая продолжительность жизни у всех видов в целом) и хорошо документирована ( Partridge et al . 1987 , Gems & Riddle 1996 (ссылка в формате PDF), Westendorp & Kirkwood 1998 — и это лишь некоторые из них). Однако у эусоциальных животных отношения обратные: королевы муравьев, некоторых пчел и голых землекопов (все они эусоциальны), как правило, живут дольше, чем их стерильные рабочие (см.Хартманн и Хайнце, 2003 г. ). Модели старения муравьев и других эусоциальных организмов в настоящее время являются очень популярной темой исследований, но механизмы, вызывающие различия между социальными кастами, до конца не изучены.

Эусоциальность тесно связана с увеличением продолжительности жизни, и действительно, многие исследования эволюции старения были сосредоточены на эусоциальных животных, которые, по-видимому, в какой-то степени преодолевают эффекты старения ( Keller & Genoud, 1999 , Buffenstein 2005 ). Голый землекоп — один из очень немногих видов эусоциальных млекопитающих, и связь между его продолжительностью жизни и массой тела очень отличается от той, что наблюдается у других грызунов (не обращайте внимания на баллы летучих мышей):

Изображение из Buffenstein & Pinto (2009) .

Если у королевы более продолжительная репродуктивная жизнь, то в течение своей жизни она произведет большее количество потомков. Это приведет к тому, что их гены увеличенной продолжительности жизни со временем будут более преобладать в генофонде - до тех пор, пока они способны достичь предела своей репродуктивной продолжительности жизни и тем временем не будут убиты внешними факторами (несчастным случаем или нападением). Следовательно, эта черта (большая продолжительность репродуктивной жизни) будет выбираться до тех пор, пока королева находится под защитой.

Внутри эусоциальных колоний часто существует защитная среда ( Buffenstein & Jarvis 2002 ): обычно есть физическая структура (гнездо или нора); симбиотические бактерии и/или грибы, создающие более гигиеничную микрофлору; и королевы также защищены другими кастами. Это дает королевам более низкую смертность в результате несчастного случая или нападения, что (из рассуждений в предыдущем абзаце) поддерживает выбор более продолжительной репродуктивной жизни. Это, вероятно, приведет к увеличению продолжительности жизни рабочих, поскольку они имеют одни и те же гены.

Однако королевы, как правило, живут намного дольше, чем их рабочие ( O'Donnell & Jeanne 1995 ). Вероятно, это связано с их репродуктивной ролью. Все муравьи в колонии вкладывают средства в размножение (будь то физически рождая детенышей или обеспечивая их пищей и защитой), поэтому нормальные отношения (компромисс воспроизводства и продолжительности жизни), упомянутые в начале, не имеют значения, но поскольку королева единственный воспроизводящийся индивидуум, он будет единственным, для кого увеличение продолжительности жизни выгодно эволюционно.

Средняя продолжительность жизни Formica exsecta составляет 20 лет , а максимальная — 28,5 лет у Lasius niger . Максимальный наблюдаемый возраст Pogonomyrmex owyheei составляет 30 лет, а средний - 17 лет. Эти (и многие другие) цифры были получены из обзора Келлера (1998) .

Другие ссылки на эту тему включают (Svensson & Sheldon 1998) , (Keller & Genoud 1997) (ссылка в формате PDF), (Calabi & Porter 1989) и (Amdam & Omholt 2002) .

использованная литература

• Амдам, Г.В. и Омхольт, С.В. (2002) Регуляторная анатомия продолжительности жизни медоносных пчел. Журнал теоретической биологии, 216, 209–228.

• Баффенштейн, Р. (2005) Голый землекоп: новая долгоживущая модель для исследования старения человека. Журналы геронтологии, серия A: биологические науки и медицинские науки, 60, 1369–1377.

• Баффенштейн, Р. и Джарвис, JUM (2002) Голый землекоп - новый рекорд для самого старого из ныне живущих грызунов. науч. Старение знаний. Окружающая среда., 2002, стр.7.

• Баффенштейн, Р. и Пинто, М. (2009) Эндокринная функция у долгоживущих от природы мелких млекопитающих. Молекулярная и клеточная эндокринология, 299, 101–111.

• Калаби, П. и Портер, С.Д. (1989) Продолжительность жизни огненного муравья Solenopsis invicta: эргономические соображения корреляции между температурой, размером и скоростью метаболизма. Журнал физиологии насекомых, 35, 643–649.

• Хартманн, А. и Хайнце, Дж. (2003) Откладывают яйца, живут дольше: разделение труда и продолжительность жизни у клональных видов муравьев. Эволюция, 57, 2424–2429.

• Келлер, Л. (1998) Продолжительность жизни матки и характеристики колоний муравьев и термитов. Insectes Sociaux, 45, 235–246.

• Келлер, Л. и Генуд, М. (1997) Необычайная продолжительность жизни муравьев: проверка эволюционных теорий старения. Природа, 389, 958–960.

• Келлер, Л. и Жено, М. (1999) Эволюционные теории старения. Геронтология, 45, 336–338.

• О'Доннелл, С. и Джин, Р.Л. (1995) Значение моделей старения для эволюции возрастного полиэтизма у эусоциальных насекомых. Поведенческая экология, 6, 269–273.

• Свенссон, Э. и Шелдон, до н.э. (1998) Социальный контекст истории эволюции жизни. Ойкос, 83, 466–477.