Представьте, что у вас есть 3000 сестёр-близнецов. И все вы живёте внутри гусеницы, причём это ваш дом, и вы готовы его защищать. Именно так живут личинки осы-паразитоида Copidosoma floridanum, вида, представляющего собой один из самых удивительных образцов полиэмбрионии, развития множества эмбрионов из одного-единственного яйца.
Самка C. floridanum откладывает свои яйца внутрь яиц определённых видов бабочек. Когда гусеница вылупляется, яйцо осы также созревает, давая жизнь трём тысячам личинок-клонов.
Но это ещё не всё.
Для ос вида C. floridanum также характерен полифенизм, форма полиморфизма, не имеющая генетической обусловленности. Полифенизм известен прежде всего благодаря той роли, которую он играет в формировании кастовой системы («королевы», рабочие, солдаты) у социальных насекомых, в частности, пчёл и муравьёв.
У ос-паразитоидов, о которых идёт речь, репродуктивная каста личинок (будущие «королевы») появляется во время последней линьки гусеницы, съедает останки хозяина и созревает во взрослых особей. Личинки-солдаты вылупляются из яйца раньше, но погибают одновременно с гибелью организма-хозяина и во взрослых ос так и не превращаются. Всю свою жизнь солдаты проводят, защищая сестёр — будущих «королев» — от других паразитов, обитающих в той же гусенице. При этом количество солдат может варьироваться. Известно также, что из яиц, из которых появляются самцы, солдат вылупляется меньше и они менее агрессивны.
Исследователям, конечно, было интересно разобраться в том, как и почему это происходит. И авторам новой работы (она опубликована в издании Annals of the Entomological Society of America), проведённой под руководством Маргарет Смит (Margaret Smith), доцента Университета Северной Джорджии (University of North Georgia), удалось разобраться в биологических механизмах, лежащих в основе этого явления.
В предыдущих исследованиях было показано, личинок-солдат вида C. floridanum появляется больше, когда в организме-хозяине есть конкуренты. Смит и её коллеги решили выяснить, влияют ли на это другие внешние факторы. Оказалось, что тепловое воздействие и бактериальные инфекции влияния не оказывают. В ходе экспериментов увеличить численность личинок-солдат удалось только в условиях мультипаразитизма, точнее, в присутствии паразита-конкурента — личинок наездника Microplitis demolitor. Оказалось, что появлению на свет личинок-солдат способствует оболочка яиц вида M. demolitor.
По мере созревания яиц дифференциация между репродуктивной и агресссивной кастами C. floridanum определяется наличием или отсутствием так называемой клетки первичного ростка («primary germ cell»). Если её нет, на свет появляется личинка-солдат, если есть — «королева». Смит и её коллеги обнаружили, что в условиях мультипаразитизма яйца, из которых вылуплялись самки, менялись таким образом, чтобы произвести больше солдат. «Мужские» же яйца не менялись — и именно поэтому из них в среднем вылуплялось меньше особей-солдат.
Сделанное открытие помогло учёным больше узнать о полиэмбрионии и полифенизме, а также о формировании различных каст у насекомых. Однако ответы на многие вопросы, касающиеся этих явлений, ещё только предстоит найти.
