Sipelgate kastikuuluvuse määravad geenid

Kui erinevus tuleneks geenidest, kuidaks oleks siis võimalik uude põlvkonda edasi kanduda neil geenidel, mis määravad mesilase elama viljatu emase töömesilasena? Töömesilase geenid peaksid kiiresti populatsioonist kaduma.

Lähemal uurimisel selgus, et mõlema pesa näol oli tegelikult tegu kahe liigi hübriidliigiga, kuid selles hübriidliigis eksisteeris kaks erinevat tõugu. Teadlased mõistsid, et niisugune süsteem sai kahe pesa vahel toimida vaid juhul, kui mõlema pesa kuningannad kasutasid oma tõu isaste spermat uute tütar-kuningannade loomiseks, teise tõu isaste sipelgate spermat aga töösipelgate tegemiseks.

Seega leiti esimene tõend, et sipelgavastse tulevase kastikuuluvuse ei pruugi alati määra mitte kasvatustingimused ja toit, vaid vanematelt saadud geneetiline pärand.

Nüüdseks on tõestatud, et geneetiliselt määratud kastikuuluvus esineb sellel sipelgaliigil suurel maa-alal, mis ulatub Lääne-Texasest Ida-Arizonani. Samal ajal näivad piirkonnas elavad teised sipelgaliigid endiselt kasutavat vastsete kutsevaliku suunamiseks dieeti.

Geneetilise meetodi kasutamine on tuvastatud ka mitmete teiste ühiskondlikku eluviisi harrastavate putukate puhul. Sipelgas Solenopsis xyloni kasutab lähedaste liikide spermat töösipelgate ja omaenda liigi spermat kuningannade kasvatamiseks.

Mõnedel puulehtedest toituvatel sipelgatel on koguni erinevatele töödele spetsialiseerunud töösipelgad erineva geneetilise taustaga. Suurbritannia Leedsi ülikooli teadlane William Hughes kinnitas ajakirjas Science, et kuna sipelgakuningannad paarituvad pulmamängus korraga erinevate isastega, sõltub konkreetse vastse saamine sõduriks, ämmaks või hooldustööliseks just spermast, mida kuninganna tema valmistamiseks kasutab.

Innustatuna neist sipelgate varal tehtud avastustest, asusid Jaapani Ibaraki ülikooli teadlased otsima geneetilise kastisüsteemi märke ka termiitidel. Erinevalt sipelgaist võivad töötermiidid olla mõlemast soost ning ka termiidikuninganna kõrval troonib termiidikuningas. Lisaks leidub termiitide seas ka viljakaid emaseid ja isaseid, kes ei ole kuninglikus staatuses.

Termiitide geene uurides avastasid jaapanlased, et kastitunnus on peidus ühesainsas X-kromosoomi geenis, mis aga esineb kahel kujul – A ja B. Kahe A-geeniga emasest termiidist saab kuninganna, ühe B-geeniga isasest saab kuningas; AB-emased ja A-isased peavad leppima töölise staatusega.

Kui A-geeniga kuninganna paaritub B-geeniga kuningaga, on kõik nende järglased viljatud töölised. Kuninga või kuninganna surres vallanduvad keemilised signaalid aktiveerivad seni ootel olnud viljakad tavatermiidid või muudavad vastsete kasvurežiimi nõnda, et neist sirguvad kuningliku soo liikmed.

Teadlased oletavad, et sipelgate seas ilmneb kastikuuluvuse geneetiline määramine vaid erandjuhtudel (nt kahe lähiliigi segunemisel), kuid siiski 5–10% pesadest.

Kuid sipelgapesa mõistatused ei piirdu aga ainult seksiküsimustega. Kuidas oskavad praktiliselt ilma ajudeta sipelgad korraldada oma elu kellavärgi täpsusega?

Linnatänavail sagiva rahvamassi võrdlemine sipelgapesaga on viimaste suhtes ülekohtune – nii väidab Oxfordi ja Princetoni ülikooli bioloog Iain Couzin, kes on pikki aastaid pühendunud Panamas elavate rändsipelgaliikide käitumise uurimisele. Nimelt oskavad sipelgad tänu «kollektiivse mõtlemise» võimele inimesest palju arukamalt organiseerida masside logistikat.

Rändsipelgad suudavad suurte rühmadena koordineeritult liikuda. Maapinnas leiduvate aukude ja lõhede ületamiseks moodustavad mõned sipelgad oma kehadest elava silla, võimaldades ülejäänud parvel oma sihtkoha suunas rühkida maksimaalselt säästlikul marsruudil. Sipelgaparves ei teki iialgi ummikuid ega kokkupõrkeid.

Kuidas sipelgad oma liikumist koordineerivad? Nad on selle oskuse omandanud tänu sellele, et on ühiskondlikku eluviisi harrastanud sootuks kauem kui näiteks inimesed ning on seetõttu kollektiivseks eluks lihtsalt paremini kohastunud, usub Couzi. «Meie ei ole veel kohastunud selle ühiskonnaga, milles me täna elame,» ütles ta ajalehele International Herald Tribune.

Sipelgate, ritsikate, kalade, lindude ja teiste parvedena elutsevate olendite uurimisel üritab Couzin koos oma kolleegidega tuvastada reegleid, mis võimaldavad neil suhteliselt lihtsatel loomadel moodustada omalaadse «kollektiivse aju», mis paneb parved ja karjad tegutsema ja liikuma nii, nagu oleks tegemist üheainsa suure organismiga.

«Üksikute sipelgate uurimisest pole siinjuures kasu, see ei anna mingit vihjet,» rääkis Couzin. «Aga kui panna kokku 1,5 miljonit sipelgat, hakkavad nad moodustama sildu ja kolonne.»

Kõige paremini ilmneb see sipelgate pesadest lähtuvatel «maanteedel». Näiteks Lõuna-Ameerika rändsipelgad naasevad toiduotsinguilt pessa just selliseid maanteid kasutades, liikudes tihedas kolonnis. Pessa suunduva kolonni mõlemal küljel käib vastupidine liiklus – nendel «sõiduradadel» liiguvad teised sipelgad pesast kaugemale. Niisugused kolmerealised maanteed võivad ulatuda pesast kuni 140 meetri kaugusele ning neil liikleb sadu tuhandeid sipelgaid.

Couzin otsustas välja selgitada, kuidas suudavad sipelgad oma liikluskorraldust säilitada ning vältida üldise rüseluse tekkimist pesa sissepääsuavauste juures. Selleks lõi ta arvutimudeli, mis jäljendas sipelgate bioloogiat ning nende teadaolevat suhtlusviisi.

Iga virtuaalne sipelgas jättis selles mudelis endast maha keemilise jälje, mis meelitas teisi sipelgaid talle järgnema seni, kuni lõhnajälg oli värske. Lisaks sai iga virtuaalsipelgas võime muuta oma suunda ja liikumiskiirust, vältimaks kokkupõrget teiste sipelgatega.

Arvutimudeli ja reaalsete sipelgate vaatlemise abil avastas Couzin, et sipelgate käitumine erineb sõltuvalt nende liikumissuunast: kui kohtuvad pesa poole liikuv ja pesast eemalduv sipelgas, annab eemalduv sipelgas teed koju naasjale. Seetõttu tekibki sipelgamaantee keskele pesa suunas liikuv kolonn, mida ääristavad väljuva liikluse kolonnid.

Sipelgad

Sipelgad, mesilased, herilased ja termiidid on looduses ainsad olevused, kes suudavad elada ja tegutseda vaid hulga kaupa koos. Sestap tuntakse neid kui ühiselulisi ehk sotsiaalseid putukaid.

Sipelgaid elab Maal iga inimese kohta vähemalt miljon.

Emasid on peres sipelgaliigist olenevalt üks kuni mõnisada, nad elavad ja munevad sügaval pesas.

Põhiline osa perest on töölised ehk töösipelgad, neil on tööjaotus. Pesa kaitsevad siiski kõik töölised, kasutades tugevaid lõugu ja sipelgamürki.

Eesti metsades kuhilaid ehitavad sipelgad on kuklased. Neid on 7 liiki. Meil elab veel pinnases, taimedes ja muudes paikades näiteks murelasi, rautsikuid, tulnukatest on tuntud vaaraosipelgas.

Pesas elab kuklasi sama palju, kui on eestlasi kokku.

Kuklased on Eestis looduskaitse all.