Siskon vahtivan silmän alla? Muurahaispesän genetiikka ja työläisten lisääntymisen vartiointi: Katsaus Philip Downingin muurahaistutkimukseen

Philip Downing on tutkijatohtori Oulun yliopistossa. Aiemmin hän on urallaan tehnyt erinomaista työtä lintujen tutkimuksen parissa, mutta tämä artikkeli käsittelee yhtä hänen parhaillaan käynnissä olevaa muurahaistutkimusta.

MUURAHAISPESÄN GENETIIKKA

Muurahaispesä on suuri perhe, jossa kuningattaren tehtävä on munia ja työläistyttäret puolestaan hoitavat kaiken muun työn. Pesän tyttäret saavat puolet geeneistään äidiltä, puolet isältään. Tältä osin meidän ihmisten genetiikka toimii samoin kuin muurahaisten. Toisin kun meillä ihmisillä, muurahaispesän pojat puolestaan saavat kaikki geeninsä äidiltään, koska koiraat syntyvät hedelmöittymättömistä munista. (Hölldobler & Wilson, 1990). Tämä johtaa erikoiseen tilanteeseen, jossa tyttäret ovat geneettisesti samanlaisempia siskonpoikiensa kuin veljiensä kanssa! Omien geenien tehokkaamman leviämisen kannalta tyttäret voisivat ratkaista tilanteen alkamalla itse munimaan ja näin tuottamaan omia poikiaan.

Kun muurahaispesässä on enemmän kuin yksi kuningatar, on tilanne kuitenkin vielä edellä kuvailtua monimutkaisempi. Tällaisessa pesässä on kaukaisempien sukulaisten, kuten serkkujen, lisäksi yksilöitä, jotka eivät ole lainkaan geneettistä sukua työläisnaaraille.  Työläisnaaraiden on siis estettävä näitä kaukaisia sukulaisia ja täysin tuntemattomia lisääntymästä säilyttääkseen enemmän omia geenejään pesässä. Tämä tapahtuu vartioimalla toisia työläisiä ja tuhoamalla niiden munia, esimerkiksi syömällä niitä (Ratnieks, 1988).

Tutkimuksessaan Philip haluaa selvittää, onko tällainen ”poliisitoiminta” hyväksi vai huonoksi kolonialle. Vartiointi voisi olla hyvä asia pesälle, sillä se pakottaa työläiset suorittamaan ensisijaisia työtehtäviään, kuten ravinnonetsintää ja pesän puolustamista. Toisaalta työläisten vartioidessa toisia työläisiä, kuluu aikaa ja resursseja, jotka ovat pois edellä kuvatuista työtehtävistä.

LAJI

Tutkimuslajina Philipillä on loviniskamuurahainen (Formica exsecta). Lajiksi valikoitui nimenomaan tämä, sillä loviniskamuurahaisten pesissä on samanaikaisesti monta munivaa kuningatarta. Tämä on oleellista tutkimuksen onnistumisen kannalta, sillä tällaisessa pesässä työläisten vartiointia todennäköisesti havaitaan. Tutkimuksessa käytetään muurahaisia 15 eri koloniasta. Kaikki on kerätty Tvärminnen eläintieteellisen tutkimusaseman lähialueelta Hangosta.

TUTKIMUSMENETELMÄT

Kuva 1 havainnollistaa sitä, miten Philip manipuloi muurahaiskolonioita tutkimuksessa. Jokainen kolonia jaetaan 3 osaan. Koekäsittelypesässä (pinkki pesä) halutaan, että työläiset alkavat munimaan. Philip käyttää kokeessaan jekkua siinä onnistuakseen; kun pesästä poistaa kuningattaren, aktivoituvat työläisnaaraat munimaan.

Kun käsittelypesän työläisille on annettu aikaa munia, laitetaan ne takaisin niin sanottuun ”normaaliin koloniaan”, eli koloniaan, jossa on kuningatar (sinipinkki pesä). Tätä pesää verrataan kontrollipesään (sinivihreä pesä). Molemmat pesät ovat siis koostettu eri alkuperäispesistä. Tämä on tehty siksi, että voidaan poissulkea se mahdollisuus, että itse muurahaisen ”sekoittelu” eli siirto pesästä toiseen vaikuttaisi mahdolliseen havaittavaan eroon käsittelypesän ja kontrollipesän välillä.

Nyt voidaan katsoa mitä tapahtuu. Alkavatko työläiset syödä toistensa munia? Kummassa pesässä on lopuksi enemmän muurahaisia? Vai tapahtuuko jotain aivan muuta?

Jäämme innolla odottamaan Philipin tuloksia!

LÄHTEET

Hölldobler, B. and Wilson, E. O. 1990. The Ants. Cambridge, Mass. Harvard University Press.

Ratnieks, F. L. W. (1988). Reproductive harmony via mutual policing by workers in eusocial Hymenoptera. The American naturalist, 132(2), 217-236. https://doi.org/10.1086/284846