Biyolojiye meydan okuyan karıncalar: Başka bir türe dönüşen yumurtalar bırakan kraliçe karınca

• İber hasatçı karıncası (Messor ibericus) kraliçesi, yalnızca kendi türünü değil, başka bir tür olan yapıcı hasatçı karıncanın (Messor structor) erkeklerini de kopyalayabilen benzersiz bir üreme biçimi sergiliyor
• Kraliçe karıncanın, başka türün erkeğine ait spermi depolayıp yumurtaları dölledikten sonra kendi genetik materyalini ortadan kaldırarak, başka türe ait M. structor erkek klonları ortaya çıkardığı düşünülüyor
• Sonuç olarak kraliçe, iki türün erkeklerini üretirken, işçi karıncaların tamamı iki türün melez dişilerinden oluşuyor ve koloni bu şekilde sürdürülüyor
• Araştırmacılar bu olguyu açıklamak için ‘xenoparity’ adlı yeni bir terim önerdi; bu, tür kavramının kendisini yeniden tanımlamayı gerektirecek kadar sarsıcı bir keşif
• Bu iş birliği kısa vadede her iki türe de fayda sağlıyor olsa da, klonlanan M. structor erkekleri mutasyon biriktirerek uzun vadede kırılgan hâle gelebilir

---

Tür kavramını sarsan keşif

• Klasik tür kavramı, birbiriyle çiftleşip üreme yeteneğine sahip yavrular üreten topluluklar olarak tanımlanır
• Ancak M. ibericus örneğinde, başka bir türle çiftleşme olmadan koloninin sürdürülmesi mümkün değil; bu da mevcut tanımı sarsan bir durum
• Ekologlar, “iki türün birlikte var olması gerektiği gerçeği nedeniyle tür kavramını yeniden düşünmeliyiz” diyor

Benzersiz üreme biçimi

• M. ibericus kraliçesi, M. structor erkeğiyle çiftleştikten sonra spermi depolayıp kullanıyor
• Bazı yumurtalarda kendi genlerini ortadan kaldırarak, M. structor erkek klonları ürettiği görülüyor
• Kraliçe sonuç olarak iki türün erkeklerini üretiyor, işçi karıncalar ise her zaman iki türün karışımından oluşan dişi melezler olarak doğuyor

Araştırma süreci ve kanıtlar

• Fransa'nın Lyon kenti yakınlarındaki tarım yollarında M. ibericus kolonileri kazılarak çıkarıldı ve 26 koloniden 132 erkek elde edildi
• Neredeyse tüysüz erkeklerin M. structor, kıllı erkeklerin ise M. ibericus olduğu belirlendi
• DNA incelemeleri, her iki türün erkeklerinin de M. ibericus'a ait mitokondriyal DNA taşıdığını gösterdi; yani onları doğuranın kraliçe olduğu doğrulandı
• Araştırma ekibi bu olguyu ‘xenoparity’ olarak adlandırdı
• Laboratuvarda 50'den fazla karınca grubunu 2 yıl boyunca gözlemledikten sonra M. structor erkeklerinin doğum süreci doğrudan gözlemlendi

Evrimsel arka plan ve sorular

• M. ibericus ve M. structor, 5 milyon yıldan uzun süre önce ayrışmış, yani yakın akraba olmayan iki tür
• Bu, insanlarla şempanzelerin ayrıldığı dönemle (6 ila 8 milyon yıl önce) kıyaslanabilecek kadar eski
• Bilim insanları bu sistemin neden sürdüğünü kesin olarak bilmiyor, ancak iki tarafın da fayda sağladığı düşünülüyor

Karşılıklı fayda ve risk

• Bunun, her iki türe de yarar sağlayan simbiyotik bir ilişki olma ihtimali yüksek
• M. ibericus açısından:
  • Yeterli sayıda işçi karınca sağlanması (yuva yapımı, yiyecek toplama, larva bakımı vb.)
  • Yeni kraliçeler için M. structor erkeklerinin sağlanabilmesi
• M. structor açısından:
  • Normalde yalnızca sınırlı dağlık alanlarda yayılmışken, klonlanmış erkeklerin yayılmasıyla coğrafi menzilini genişletmesi
• Ancak M. structor erkekleri kendi türleri içinde çiftleşmeyip yalnızca klonlar olarak var oldukları için zamanla zararlı genetik mutasyonların birikme riski bulunuyor
• Şimdilik bu, birlikte evrimleşme sürecinde başarılı bir üreme stratejisi gibi görünüyor; ancak uzun vadede sürdürülebilir olup olmayacağı belirsiz

Sonuç

• Bu keşif, karıncaların gösterebildiği üreme stratejilerinin uç çeşitliliğini kanıtlıyor
• Araştırmacılardan birinin benzetmesiyle, “bir tür diğer türü cebine koyup Avrupa'nın her yerine yanında taşıyor gibi”; bu sistem tuhaf olsa da şu aşamada son derece başarılı
• Gelecekte tür kavramı ve evrim kuramını yeniden düşündürebilecek çığır açıcı bir keşif olarak değerlendiriliyor

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• Eğer doğru anladıysam, M. ibiricus kraliçe karıncasının M. structor erkeğiyle çiftleşip onun spermini kullanarak kısır melez dişi işçi karıncalar üretmesi gerçekten şaşırtıcı. Daha da sarsıcı olan, bu kraliçenin bazen genetik olarak M. structor erkeğiyle özdeş erkekleri klonlayarak üretebilmesi. Yani kendi genlerini çıkarıp yalnızca daha önce çiftleştiği erkeğin genlerini bırakarak yeni bir erkek yaratıyor gibi.
  • Genlerin evrimin asıl hedefi olduğunu ciddi biçimde düşünüyorsanız, farklı genlerin faydalanabileceği ‘Pareto-optimal’ birleşimler eninde sonunda rastgele arama yoluyla bulunacaktır.
  • Benim de en ilginç bulduğum kısım buydu. Bir karınca kraliçesinin başka bir türün erkeğini nasıl tamamen kopyalayabildiği kafamı karıştırıyor. Normalde erkek sperminin üreme için gereken genlerin yalnızca yarısını taşıması gerekir, ama karıncalarda cinsiyet belirlenmesi farklı işliyor. Şuradaki bilgiye göre erkek karıncalar bir set, dişi karıncalar ise iki set kromozoma sahip. Bu yüzden tek bir erkek karınca spermi bile tam bir erkek karınca oluşturmaya yetiyor gibi görünüyor. Ben de bunu, dişinin genlerini silinmiş bir yumurta üretip yalnızca erkeğin genleriyle yavruyu kopyalamak olarak anlıyorum.
  • Ben de bu hikayeyi başka bir yerde okumuştum ama çok kafa karıştırıcıydı ve pek anlayamamıştım.
  • Karıncalar gerçekten doğanın üstünde deney yapmayı sevdiği canlılar.
  • Aslında erkek karıncalar ‘haploid’ olduğu için, yani yalnızca tek bir kromozom setine sahip oldukları için, bu durum ilk bakışta göründüğü kadar tuhaf olmayabilir. Tabii yine de inanılmaz derecede ilginç bir olgu.
• Karıncalar ve eşekarıları gerçekten olağanüstü çeşitlilik ve uyum kabiliyeti gösteren canlılar. Bazı türlerin birden fazla kraliçesi var, bazıları yaprakbitlerini yetiştiriyor, bazıları ceviz büyüklüğünde yuvalar kurarken bazıları ekvator kadar büyük yuvalar yapabiliyor. Hatta belirli türleri konak olarak kullanıp parazit yaşayanlar da var. Çöl güneşini yansıtan karıncalar, Amazon Nehri üzerinde yüzen karıncalar, tatlı sıvıyla dolu ‘container karıncalar’, güçlü çeneli makine gibi karıncalar, kendi bedenlerinden köprü kuran karıncalar... gerçekten inanılmaz bir çeşitlilik söz konusu. Genetik hileler de sonu gelmez biçimde sürüyor; biyoloji dünyası adeta bilim kurgudan daha heyecan verici. Garip ve etkileyici canlılara ilginiz varsa myrmecology’ye, yani karınca bilimine dalmanızı tavsiye ederim.
  • Benim bildiğim kadarıyla eşekarılarının karıncalardan evrimleştiğini sanıyordum ama belki de tam tersi olabilir.
• Gerçekten olağanüstü bir durum. Sosyal böceklerde (karıncalar, arılar vb.) cinsiyet belirlenmesinde de pek çok tuhaf eğilim var. Kolonide üreyebilen bireyler %1 bile etmiyor, geri kalan büyük çoğunluk ise yalnızca o %1’in üremesi için var oluyor. İşçi karıncalar, kraliçenin hayatta kalma olasılığını %0,1 bile artırmak için kendilerini sakatlamayı, feda etmeyi, hatta intihar etmeyi göze alıyor. Bu düzeyde tüm koloniyi tek bir birey gibi görmek faydalı oluyor, çünkü birey kavramı bulanıklaşıyor.
  • Evrim de sonuçta tek tek bireyler üzerinden değil, alt gruplar (alt türler veya alt tür toplulukları) üzerinden işleme eğilimindedir. Birbirleriyle üreyen alt gruplar içinde çeşitli genetik varyasyonlar birikir; çevre büyük ölçüde değiştiğinde de daha önce birikmiş bu farklar hayatta kalmanın kırılma noktası olabilir. Örneğin orman fili ile ova fili gibi, uzun süre izole kalmış topluluklar ayrı ayrı evrimleşir ve çevresel değişim farklı sonuçlara yol açabilir. Lisede anlatılan ‘boynu uzun zürafa = yapraklara daha iyi ulaşıp hayatta kalır’ türü açıklamalar önemli olsa da, gerçek evrim tüm topluluk/tür düzeyinde gerçekleşir. Ölümcül olmadığı sürece tekil varyasyonların etkisi büyük değildir.

  • ‘Tüm koloniyi tek bir birey olarak görmek faydalı’ deniyor ama her bireyi ortak bir hedefe sahip ayrı bir birey olarak görmek de mümkün değil mi diye düşünüyorum.

• Biyolojinin ‘zorlanması’ ifadesi pek doğru değil; tür kavramı zaten son derece muğlak ve insanların ayırım yapmak için kullandığı bir araçtan ibaret. Doğanın kendisinde kesin sınırlar ya da ‘ek yerleri’ yok.
  • Biyoloji de sonuçta insanların oluşturduğu bir kavram. Haberin metninde söylenen şey şu: ‘Klasik tür kavramı, benzer fiziksel/genetik özelliklere sahip birey topluluklarının doğada birbiriyle üreyebilmesini gerektirir; burada ise iki farklı tür gerekiyor, dolayısıyla tür kavramını yeniden düşünmek gerekebilir.’ Haberde ‘doğanın ek yerleri’ gibi bir ifadeye yer verilmiyor.
• Bir yandan kulağa inanılması güç geliyor ama biyolojideki türlü tuhaf mekanizmaları düşününce o kadar da çılgınca sayılmaz. Örneğin bir yumurta üretip çekirdeğini çıkarıyor, ardından depolanmış spermin çekirdeğini (bir ya da iki tane) içine yerleştirip klonal gelişimi başlatıyor olabilirler; kesin mekanizma hâlâ araştırılıyor. Karşılaştırmak gerekirse, karıncaları zombiye çeviren mantarlar (Ophiocordyceps unilateralis) veya başka kuşların yumurtalarını taklit eden yuva parazitliği (Brood parasitism) gibi örnekler de var. Aslında bunlarla kıyaslayınca bu vaka daha az çılgın bile kalıyor.
• Önceki tartışma: ilgili Hacker News yorumları
• İnsan ister istemez Ambystoma semenderlerini hatırlıyor. Bunların hepsi dişi ve 3-4 farklı türden erkeklerin spermini ‘çalarak’ ürüyorlar. Genelde erkeğin genlerini atıyorlar ama bazen onları da alıp birden fazla türün kromozom setlerini taşıyan embriyolar oluşturuyorlar. Bu yüzden yavrular en fazla dört türün genlerini içerebiliyor. Gerçekten etkileyici bir yöntem.
• Bu keşfi özellikle ilginç kılan şey, karınca dünyasında bir türün kendi başına işçi üretemeyip başka bir türün spermini ödünç almasının epey yaygın olması. Ancak böyle durumlarda farklı türle çiftleşmek gerektiğinden, yayılmaları o türün yaşadığı alanla sınırlı kalıyor. Eğer o türün erkeklerini yanında taşıyıp üremeyi sürdürebilirse daha uzağa yayılabilir. Bu tür tam da bunu yapıyor. Kraliçe, ‘evcilleştirilmiş’ türden sperm aldığında, yumurtadan ‘konak’ kraliçenin genlerini çıkarıyor ve bambaşka bir karınca doğuyor. Buna karşın mitokondriyal DNA her zaman anneden aktarılıyor. ‘Evcil’ erkeklerle ‘vahşi tip’ erkekler biraz farklı görünüyor; bunun mitokondriyle ilgili olup olmadığı ise henüz bilinmiyor. Hatta biri bu vakayı ‘süperorganizmanın hücresel organeli’ diye tanımlamıştı. Tıpkı prokaryot hücrenin bakteriyi içine alıp ökaryot hücreye dönüşmesi gibi, burada da karınca başka bir türü içine alarak bir tür hibrite dönüşmüş oluyor. Daha ne kadar çeşitli üreme ve hayatta kalma yöntemi olduğunu düşünmek bile hayranlık verici.
• Kraliçenin melez dişiler, Ibiricus erkekleri ve structor erkekleri olmak üzere üç farklı tipte yumurta üretebilmesi gerçekten çok ilginç. Karyotipleme yapılıp yapılmadığını merak ediyorum; ayrıca yumurtadan gerçekten kraliçenin genleri mi çıkarılıyor, yoksa structor genleri geldiğinde kraliçenin genleri sadece susturuluyor mu? Bu ikinci ihtimal de başlı başına ilginç olurdu. Karmaşık bir ‘imprinting’ olayı da olabilir.
  • Resmen gerçek hayattaki Zerg Queen gibi.
• Böcek dünyası gerçekten büyüleyici. Bu canlının doğayla birlikte var olma biçimi de son derece sıra dışı. Böcekler olmasaydı doğa da olmazdı.