Różnice między królową a robotnicami

Kasty mrówek tworzą sieć wzajemnej pomocy, dzięki której życie w mrowisku jest efektywne. Jest to najwyższy poziom organizacji społecznej, dlatego nazywa się je również organizmami eusocjalnymi.

Napisane i zweryfikowane przez biologa Cesar Paul Gonzalez Gonzalez.

Ostatnia aktualizacja: 28 października, 2022

Mrówki mają jedno z najbardziej złożonych istniejących obecnie społeczeństw, wykorzystujące system kastowy, który umożliwia im wydajną pracę. W rezultacie, podczas gdy niektóre mrówki zajmują się zdobywaniem pożywienia lub ochroną gniazda, inne opiekują się królową i rozbudowują galerie. Współpraca między każdym osobnikiem w kolonii jest niezbędna do jej przetrwania.

Społeczeństwem tym rządzi królowa mrówek, która produkuje wszystkie robotnice, często różniące się między sobą fizycznie. W rzeczywistości obie rodzą się z płodnych jaj, ale niektóre z nich stają się matriarchami, a inne są tylko “sługami”, którzy dbają o gniazdo. Czytaj dalej, aby dowiedzieć się, co sprawia, że członkowie mrowiska tak bardzo się od siebie różnią.

Jakie są cechy charakterystyczne każdej kasty?

W mrowisku istnieją co najmniej 4 różne kasty, choć liczba ta może się zwiększyć w zależności od gatunku. Wszystkie są produkowane przez matriarchę kolonii (królową) i różnią się od siebie kilkoma cechami. Niektóre cechy charakterystyczne każdej z grup wewnątrzkolonijnych są następujące:

1. Robotnice: niepłodne samice, które wylęgają się z zapłodnionych jaj. Mają one różną wielkość w zależności od procesu rozwoju. Ogólnie rzecz biorąc, ich ciała są bardziej sztywne niż ciała innych kast, ponieważ potrzebują dużo siły do wykonywania swoich zadań. Są odpowiedzialne za opiekę nad jajami, karmienie królowej, rozbudowę gniazda i polowanie.
2. Królowe (skrzydlate lub uskrzydlone): płodne samice, które wykluwają się z zapłodnionych jaj. Są one produkowane tylko w okresie godowym. Są to największe osobniki w gnieździe, ponieważ ich ciała są przystosowane do ciągłego składania jaj.
3. Żołnierze: bezpłodne samice, które wykluwają się z zapłodnionych jaj. Są bardzo podobne do robotnic, ale mają większe rozmiary ciała. Niektóre gatunki mają wydłużone żuchwy, które służą do reagowania na agresję. Ich głównym zadaniem jest obrona kolonii przed najeźdźcami.
4. Samce (uskrzydlone lub apteryczne): pochodzą z niezapłodnionych jaj. Mają połowę normalnego ładunku genetycznego (haploidalnego) i są nieco mniejsze niż robotnice. Ich jedyną funkcją jest łączenie się w pary z dziewiczymi królowymi, aby mogły zakładać nowe mrowiska. Jednak wkrótce po osiągnięciu celu umierają.

Główną różnicą między samcami a samicami jest ich obciążenie genetyczne. Królowe stosują tę strategię ze względu na sposób rozmnażania, ponieważ większość gatunków łączy się w pary tylko raz w życiu. Z tego powodu przechowują spermę w swoim ciele i dozują ją do zapłodnienia jaj, choć oszczędzają jej duże ilości, produkując samce z niepłodnych jaj.

Dlaczego istnieją różnice między żołnierzami a robotnicami?

Na pierwszy rzut oka można by powiedzieć, że mrówki żołnierze to kolejna klasyfikacja w ramach kasty robotnic. Okazuje się jednak, że nie jest to tak proste, jak kiedyś sądzono. Według artykułu opublikowanego w Specialised Journal of Chemical and Biological Sciences,  wielkość osobników odgrywa również ważną rolę w podziale zadań.

Różnice wielkości występujące między poszczególnymi kastami mrówek są znane jako polimorfizm, który uważa się za jedno z wielu przystosowań mrówek z rodziny Formicidae. W rzeczywistości ten mechanizm jest zaprogramowany w genach gatunku, aby stworzyć osobniki o cechach odpowiednich do każdego zadania.

Dlaczego istnieją różnice między królową a robotnicami?

Zarówno królowa, jak i robotnice w wieku dorosłym wykazują znaczne różnice fizyczne. Pozostaje jednak pytanie: dlaczego, skoro obie wylęgają się z zapłodnionego jaja, po urodzeniu wykazują tak wiele różnych cech? Według artykułu opublikowanego w Current Biology dzieje się tak dlatego, że każde jajo jest inaczej stymulowane podczas hodowli.

Innymi słowy, przyszłe królowe mają preferencyjną dietę, są wystawione na działanie feromonów, temperatury i innych substancji chemicznych, które decydują o ich przemianie w matriarchę. Z drugiej strony robotnice mają zapewnioną tylko podstawową opiekę nad wszystkimi w gnieździe.

Choć brzmi to niewiarygodnie, ta różnica w wychowaniu uruchamia proces epigenetyczny, który “włącza” pewne geny u królowych. Oznacza to, że wszystkie samice mają ukrytą zdolność do zostania królowymi. Jednak tylko te, które są objęte preferencyjną opieką, są w stanie “włączyć” te cechy i stać się jednym z nich.

Adaptacja ewolucyjna

Ten proces epigenetyczny jest kolejnym przystosowaniem mrówki, pozwalającym jej na wytworzenie z tego samego genomu bardzo zróżnicowanych kast, takich jak królowa i robotnica. Dzięki temu gatunki nie tylko oszczędzają czas, ale są w stanie stworzyć złożone i zróżnicowane społeczeństwo, które ma duże możliwości przetrwania.

Królowe o wyglądzie robotnic: ergatoidy

Choć u większości gatunków różnice między królowymi a robotnicami są oczywiste, u niektórych istnieją wyjątki, które powodują zamieszanie w ich badaniu. Tak jest w przypadku królowych robotnic, zwanych ergatoidami. Te osobniki zastępują matriarchów w przypadku ich śmierci, aby utrzymać aktywność mrowiska.

Ergatoides mają dużą funkcjonalność w kolonii, ponieważ są dość uniwersalne i oszczędzają zasoby gniazda. Takie przystosowanie niektórych gatunków, na przykład z rodzaju Mystrium, nie byłoby możliwe, gdyby królowe i robotnice nie miały tego samego genomu.

Robotnice o zdolnościach podobnych do królowych: gamergaty

Proces ewolucji mrówek jest złożony i dość powolny. W rzeczywistości doskonałym dowodem na to jest istnienie pracowników, którzy nadal zachowują zdolność do reprodukcji. Osobniki te znane są jako gamergaty i występują u gatunków “przodków”, co oznacza, że zachowują starożytne cechy.

Przykładem tego jest rodzaj Harpegnathos , których królowa mrówek nie różni się zbytnio od mrówek robotnic. W rzeczywistości pozostałe samice nadal mają zdolność do rozmnażania się, choć nie robią tego na “polecenie” matriarchy. Tylko w przypadku śmierci królowej robotnice mają możliwość rozpoczęcia składania jaj i zastąpienia jej.

Jak widzisz, prosty fakt zachowania tego samego genomu dla wszystkich organizmów daje mrówkom dużą elastyczność. Choć różnice te wydają się proste i bez znaczenia, w rzeczywistości są bardzo złożone i zapewniają ewolucyjne korzyści, które królowa i robotnice wykorzystują dla swoich gatunków. Są to jedne z najmniejszych zwierząt na świecie, ale są zdolne do niewiarygodnych rzeczy.