På bare noen få millimeter lange teller de myke, deigete kroppene i tusenvis. Selv under mikroskopet var hannene og kvinnene knapt skille fra hverandre, men Toshihisa Yashiro hadde allerede begynt å telle. Hundrevis av termitter inn i folketellingen, Yashiros tvil begynte til slutt å forsvinne - det var ikke en eneste hann som ble funnet.
I dag, i tidsskriftet BMC Biology, rapporterer Yashiros forskerteam om oppdagelsen av naturlig forekommende alle-kvinnelige termittkolonier i de sørlige regionene av Japan, som representerer de første kjente aseksuelle termittbestandene i verden.
Til å begynne med var det vanskelig å tro. "[Mye som] likestillingssamfunn hos mennesker, termittkolonier har ofte like mange menn og kvinner, " forklarer Yashiro, en biolog ved University of Sydney. "Både menn og kvinner jobber likt for å få samfunnet til å fungere."
Under feltarbeid på kysten av Japan ble Yashiro og kollegene overrasket over å snuble over flere bestander av Glyptotermes nakajimai- termitter som så ut til å være utelukkende kvinnelige. Den eneste måten for disse koloniene å opprettholde seg selv ville være gjennom aseksuell reproduksjon, men Yashiros bevisbyrde var enorm. For å teste denne teorien, måtte han nøye utelukke forekomsten av hanner i kolonier med tusenvis av insekter.
Så Yashiro og teamet hans begynte å telle. I løpet av halvannet år kjønnte forskerne tusenvis av smågrå termitter fra ti feltsteder som strekker seg over Japans fastland og flere tilstøtende øyer. Det tok ikke lang tid før geografiske forskjeller dukket opp. På Honshu, Japans største og mest folkerike øy, samt offshoreøyene Amami-Oshima, Okinawa og Ogasawara, var den typiske femti-femti kjønnsbalansen intakt. Men på Shikoku og Kyushu - de mindre to av Japans fire hovedøyer - hadde dudene forsvunnet.
Selv om Yashiro og kollegene undersøkte over 100 individer fra hver av 74 forskjellige kolonier, trengte de å være sikre. Heldigvis for forskerne, når en termittdronning med suksess pares, bærer hun den merket for livet i form av en liten sperm-hamstrepose. Da teamet låste opp disse bittesmå skattekroppene, fant de ut at mens de blandede kjønnskoloniene ble ledet av dronninger med sæd til overs, bar damekonarkene med kvinnelige klaner bare tomme stridsvogner.
Moden termittdronning omgitt av arbeidere og soldater. (CSIRO / CC BY 3.0) For å bekrefte aseksuell reproduksjon ytterligere, viste forskerne å undersøke egg - hundrevis av dem. Mens nesten halvparten av eggene fra blandet kjønn hadde blitt inseminert, ble ikke et eneste befruktet egg fra en kvinnelig koloni funnet. Til tross for dette klekket eggene i begge populasjoner til omtrent samme priser. De sørligste regionene på det japanske fastlandet så ut til å støtte bare ukontakte jomfruelige termitter - og de trivdes.
Rebeca Rosengaus, insekt sosiobiolog og atferdsøkolog ved Northeastern University som ikke var tilknyttet studien, sier hun var "imponert", og berømmet arbeidet som "grundig" og "veldig omfattende." "Ingen studier i det siste [har beskrevet] en fullstendig eliminering av menn, legger hun til. "Det er helt nytt og spennende."
Termitter har aldri vært spesielt romantiske (med sine tre-knasende tendenser, er de uten tvil naturens minste hjemmevrakere). Men faktisk er de fleste termitter monogame. Når menn og kvinner når seksuell modenhet, legger de ut på en nyflukt på jakt etter passende eiendommer for deres fremtidige familie, og fullfører bare unionen etter å ha bosatt seg i deres nye kvartaler. Her vil den nylig salvede kongen og dronningen avle en hær av arbeidere og fremtidige kongelige, arrangert i kaster som ligner de som blir sett på bier.
Selv om de sosiale strukturene til termitter og bier har noen påfallende likheter, er de to linjene evolusjonært fjernt. Termitter (som teknisk sett er en type kakerlakk) ser ut til å ha utviklet sine monarkiske tendenser uavhengig av hverandre, og det eksisterer ytterligere forskjeller mellom artene. For eksempel sysselsetter termitter både mannlige og kvinnelige soldater, mens hele arbeidsstyrken i en bikube er kvinnelig - en legion av søstre som tjener under en travel dronning uten i hovedsak ingen innspill fra de få, ustakelige hannene.
Disse kvinnefavoriserende samfunnene blir tilrettelagt av den uvanlige måten bier er kjent for å reprodusere seksuelt. I motsetning til menneskelige (og mest termitt) avkom, som arver gener fra hver av foreldrene som gir XX kvinner og XY hanner, kan bier klekkes fra både befruktede egg og ufruktede egg. Avkommet fra ugjødslede egg får bare kromosomer fra moren, og skaper XO-hanner med halvparten så mange kromosomer som sine kvinnelige kolleger. Så hos de fleste bier kan hunner bare klekkes fra befruktede egg, og alle befruktede egg klekkes hunner, noe som krever bokstavelig mannlige innspill for å opprettholde arten.
Imidlertid er det blitt identifisert noen få bi-linjer de siste årene som klekker hunner fra ugjødslede egg ved å doble morens kromosomer. Denne enkle bryteren kan få kraftige konsekvenser, ettersom kvinner nå får kvinner uten behov for å jakte på sæd, slik at noen bestander av bier kan reprodusere seg uten hanner. Termitter, ser det ut til, kan delta i lignende sædfritt reproduksjon - men i motsetning til i en bikube, kan en termittkoloni som eliminerte menn fullstendig øke den eksisterende samfunnsstrukturen.
"[Det er] dramatisk at ... menn ikke er avgjørende for å opprettholde dyresamfunn der de tidligere har spilt en aktiv samfunnsrolle, " sier Yashiro. Og som Washington State University-entomolog Laura Lavine påpeker, vi er ikke akkurat fremmede for termitter. Hvorfor har det tatt så lang tid å finne tømmerterroriserende Amazonas fra insektverdenen?
Noen få ville termittkolonier har blitt observert som reproduserer useksuelt før, men denne oppførselen i kolonier av blandet kjønn antas å bidra til å forhindre innavl mellom de fruktbare kongene og deres eget avkom. Dronningene har muligheten til å klekke ut ugjødslede egg til nye dronninger, men på slutten av dagen forblir de fleste termitter i høysetet vær. Etter å ha kastet seg med aseksualitet, slutter dronningene seg vanligvis sammen med kongene sine.
At de fleste termitter ennå ikke har gått over til kyskhet, kan skyldes en evolusjonær fordel med seksuell reproduksjon. Som det viser seg, er sex nyttig for å opprettholde helsen til en koloni. Å blande begge foreldrenes gener genererer mangfold i en befolkning, noe som kommer godt med når ekstreme omstendigheter rammer, som sykdom eller et miljøskifte.
Termitter skynder seg til et skadet område i reiret for å reparere hullet. (US Department of Agriculture / Scott Bauer) Så hvorfor utviklet alle kvinnelige befolkninger seg i det hele tatt? For å pushe ut svaret, puttet Yashiro og kollegene de aseksuelle og seksuelle termittene hodet til-hodet - bokstavelig talt. Da de målte noggins av soldattermitter fra koloniene med alt kvinnelig og blandet kjønn, fant forskerne at de, i bare kolonier som bare var kvinnelige, overraskende så mye mer like ut. Men i dette tilfellet var ikke ensartetheten en dårlig ting.
Med sine relativt ubevæpnede kropper er ikke termitter bygget for det støtende. I stedet, når kolonien er under angrep, involverer insektets viktigste forsvarsmåte ofte å koble inngangene til reirene sine med sine egne hoder. En rekke hodestørrelser kan faktisk være en belastning snarere enn en velsignelse, noe som betyr at tapet av menn kan ha gitt disse kvinnelige kjemperne til å overleve et overgrep.
Fordi mangfold gir en kritisk sikring i møte med mikrobielle infeksjoner, sier Rosengaus at det vil være viktig for fremtidig arbeid å se på hvor mottakelige disse forskjellige gruppene er for sykdom. Det er mulig at useksuelle, kvinnelige kolonier bare har overlevd i Shikoku og Kyushu fordi disse regionene ikke er like flinke med termittpatogener, legger Lavine til, som ikke deltok i den nye forskningen - men denne teorien er ennå ikke testet.
Hvorfor kolonier splittes i aseksuelle og seksuelle samfunn i utgangspunktet, er det noen som antar. Basert på genetiske bevis, identifiserer Yashiro og teamet riftet i termittlinjer for omtrent 14 millioner år siden. Men ettersom de to befolkningen fremdeles eksisterer side om side, "kan vi være vitne til evolusjonen i aksjon, " sier Rosengaus.
Fordi disse gruppene av kolonier er geografisk atskilt, blandes de sannsynligvis ikke lenger - og det er til og med mulig at en helt ny art bestående av enslige damer kan oppstå i fremtiden.
Foreløpig er de to bestandene fremdeles teknisk innenfor samme art, men denne oppdagelsen vil sannsynligvis ikke være den siste i sitt slag. Kvinnelige arter fra hele dyreriket har kommet med smarte måter å gjøre det alene på. Termitter kan være kjent for lunsj på trelast, men det er trygt å si at ikke alle kvinner trenger tre.
