Arbeiterinnen produzieren Männchen... T. crassispinus

[Merkur]

Beträchtlicher direkter Fitness-Gewinn von Arbeiterinnen bei einer hoch-eusozialen Ameisenart.
Julia Giehr, Jennifer Wallner, Lisa Senninger, Katja Ruhland, Theresa Krüger, Jürgen Heinze (2020): Substantial direct fitness gains of workers in a highly eusocial ant. Molecular Genetics,
09 August 2020. https://doi.org/10.1111/mec.15586
Abstract
Hamilton’s theory of inclusive fitness suggests that helpers in animal societies gain fitness indirectly by increasing the reproductive performance of a related beneficiary. Helpers in cooperatively breeding birds, mammals, and primitively eusocial wasps may additionally obtain direct fitness through inheriting the nest or mating partner of the former reproductive. Here we show that also workers of a highly eusocial ant may achieve considerable direct fitness by producing males in both queenless and queenright colonies. We investigated the reproductive success of workers of the ant Temnothorax crassispinus in nature and the laboratory by dissecting workers and determining the origin of males by microsatellite analysis. We show that workers are capable of activating their ovaries and successfully producing their sons independently of the presence of a queen. Genotypes revealed that at least one fifth of the males in natural queenright colonies were not offspring of the queen. Most worker‐produced males could be assigned to workers that were unrelated to the queen, suggesting egg‐laying by drifting workers.
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Mittels Microsatelliten-Analyse wurde bei Temnothorax crassispinus (Schwesterart von T. nylanderi) gezeigt, dass Arbeiterinnen sowohl in weiselrichtigen als auch in weisellosen Völkchen fertil werden und Männchen produzieren können.
Ferner wurde gezeigt, dass mindestens ein Fünftel der Männchen in weiselrichtigen Völkern nicht Nachwuchs der Königin sind. Die meisten der von Arbeiterinnen erzeugten Männchen stammen von Arbeiterinnen, die mit der Königin nicht verwandt sind. Das lässt vermuten, dass die Eier von Arbeiterinnen gelegt werden, die aus anderen Völkern zugewandert sind („drifting“; es ist auch von Honigbiene bekannt, dass Arbeiterinnen in fremde Völker geraten und dort akzeptiert werden).
Bemerkenswert ist, dass fertile Arbeiterinnen (als Nachkommen der Königin) nicht nur indirekte Fitness gewinnen („inclusive fitness“, dadurch, dass Kopien ihrer Gene ja in den von der Königin produzierten Jungköniginnen enthalten sind), sondern auf direktem Weg, durch Produktion eigenen männlichen Nachwuchses zusätzlich eigene Gene in die Population weitergeben können.
Hier allerdings arbeiten auch zugewanderte Arbeiterinnen einerseits für den mit ihnen überhaupt nicht verwandten Nachwuchs der Königin und erzielen Fitnessgewinn ausschließlich über den eigenen, männlichen Nachwuchs (der seinerseits auch mit Hilfe von nicht-verwandten Arbeiterinnen des Volkes aufgezogen wird). - Verwirrend; bin auf die Diskussion gespannt, wenn ich die vollständige Arbeit habe.

MfG,
Merkur

[Boro]

Bei Polyergus rufescens werden Männchen vorwiegend von Arbeiterinnen produziert: Brunner E., Trindl A., Falk K. H., Heinze J. & D´Ettorre P. (2005): Reproducitve conflict in social Insects: Male production by workers in a slave-making ant. - Evolution 59(11): 2480-2482.

[Merkur]

Hallo Boro,

Die beiden Arbeiten stammen aus der Arbeitsgruppe Prof. Dr. Jürgen Heinze, Uni Regensburg. Es ist also nicht überraschend: Man arbeitet an dem Thema Arbeiterinnen-Fertilität weiter!
Auf dem Gebiet dürfte noch so einiges zu entdecken bzw. wiss. zu untermauern sein.
So denke ich an die „degenerierten“ Sklavenhalter in der (ehemaligen) Gattung Myrmoxenus.
Die arbeiterinnenlosen Vertreter, M. corsicus und M. adlerzi, haben im Vergleich zu den aktiven Sklavenhaltern (z. B. M. ravouxi, mit zahlreicher Arbeiterkaste und Hochzeitsflug) ein sehr Gynen-lastiges Geschlechterverhältnis. Bei M. ravouxi werden im Mittel 1,5 Männchen pro Gyne produziert; bei M. corsicus und M. adlerzi sind es pro Volk oft nur 3-5 Männchen und gegen 20 Gynen.
Das kann man als Anpassung daran deuten, dass die Kopula bei letzteren im Nest stattfindet. Da ein Männchen mehrere Gynen begatten kann, braucht es nicht mehr Männchen. Man könnte auch denken, dass da der Anteil von Myrmoxenus-Arbeiterin-Söhnen fehlt, der bei Nestkopula nicht nötig ist. - Wie man es dreht und wendet: Was ist Ursache, was Wirkung?
Auch bei der arbeiterinnenlosen Anergates atratulus (Nestkopula mit den „pupoiden“, flugunfähigen Männchen), gibt es wesentlich mehr Gynen als Männchen: J. Heinze, B. Lautenschläger & A. Buschinger (2007): Female-biased sex ratios and unusually potent males in the social parasite Anergates atratulus (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News 10, 1-5. - Mit Heinze publiziert, er war ja einst Doktorand bei mir.
Ich selbst habe um 1963, am Anfang meiner Arbeiten zur Dissertation, mal in einem Polyergus-Nest zwei «ergatoide Königinnen» entdeckt. Damals hatte ich gerade herausgefunden, wieviel man beim Sezieren von Ameisen sehen kann. Die Tiere waren zweifellos fertil, aber ich fand kein Receptaculum. Evtl. Sind solche «intermorphe», Zwischenformen von Gyne und Arbeiterin, besonders prädestiniert zur Eiablage und Produktion von Männchen?

(Zur Beruhigung: Damals gab es noch keine Roten Listen, keine «besonders geschützten» Ameisen, und in der Region um Würzburg, Unterfranken, gab es ausgedehnte Ödlandflächen mit Schafbeweidung sowie noch nicht bereinigte Weinberge, mit Natursteinmauern sowie «Steinriedeln», bewachsenen, ummauerten Lesesteinwällen in Fallrichtung der Hänge. Dort lebte eine äußerst reiche Ameisenfauna, neben Eidechsen, Schlingnattern etc.. Heute ein verlorenes Paradies, nachdem die Mauern geschleift, die Hänge planiert und allenfalls mit ein paar Betonmauern abgestützt wurden.
Es gab damals auch noch echte Winter: So sammelte ich Temnothorax unifasciatus in den Mauern der Riedel, einmal bei minus 20°C! Auf der Südseite hatten die Ameisen in der Sonnenwärme ihre Wintertoten herausgebracht und auf einem flachen Stein vor dem Nest abgelagert. Auf der Nordseite musste ich die Steinspalten mit einer Art Meißel aufstemmen: Die Temnothorax waren steif gefroren und von Eiskristallen bedeckt. Im Exhaustor-Schlauch rasselten sie wie Sand! - Im Labor sind sie rasch aufgewacht.)

MfG,
Merkur