Invasiva gula galna myror skapar manliga "kimeras" för att reproducera sig.

Yellow crazy ants bryter reproduktionsreglerna.

Forskare rapporterar i Science den 7 april att varje hane myra innehåller separata populationer av celler från två olika genetiska linjer, vilket gör dem "kimeror". Yellow crazy ants (Anoplolepis gracilipes) är den första kända arten som kräver kimerism för att skapa fertila hanar.

Det är "ett elegant svar på de ovanliga parningssystem vi har observerat hos andra myror", säger evolutionär genetiker Waring "Buck" Trible vid Harvard University, som inte var involverad i studien. "Vi kan betrakta detta som nästa evolutionära steg" hos myror.

De flesta djur utvecklas från en spermiecell och en äggcell som förenar sig och kombinerar sin DNA. När en varelse växer upp, utom könscellerna, bär alla efterföljande celler två uppsättningar kromosomer som bär DNA, en från varje förälder. Med andra ord bär dessa soma-celler all genetisk information. Spermie- och äggceller innehåller bara en uppsättning kromosomer.

Men hos många myror, tillsammans med andra insekter som getingar och bin, har bara honor soma-celler med kromosompar. Hanar utvecklas vanligtvis från obefruktade ägg. Så deras soma-celler har bara en uppsättning kromosomer.

Ett studie från 2007 fann emellertid att ungefär hälften av de undersökta manliga yellow crazy ants posesserade två olika kopior av samma gener, precis som artens kvinnliga arbetarmedarbetare.

Men "det hade ingen mening att alla hanar i denna art skulle vara diploida", eller ha två uppsättningar kromosomer i varje soma-celler, säger evolutionär biolog Hugo Darras vid Johannes Gutenberg University Mainz i Tyskland. När detta sker hos andra myror, är hanarna vanligtvis sterila, säger han. "Ingen hade någon förklaring."

Så Darras och kollegor samlade hundratals yellow crazy ants från Öst- och Sydostasien. Genom att analysera honor - drottningar och arbetare - upptäckte forskarna att kungligheter i denna art har en genetisk källa. Reproduktiva drottningar kom från att kombinera spermie- och äggceller från samma linje, vilket forskarna döpt till R. Arbetare var hybrider av de två olika linjerna, varav den andra kallades W. Med andra ord hade arbetarna R/W-genom, medan drottningarna hade R/R-genom.

I överensstämmelse med den tidigare studien identifierade forskarna R/W-hanar. Men de fann också att hanarnas soma-celler bara hade en uppsättning kromosomer, som hos andra myrarter. Genom att extrahera DNA från enskilda celler visade det sig att varje cell istället innehöll kromosomer från bara en av de två linjerna.

Fler experiment visade att R- och W-cellerna är ojämnt fördelade i hanarnas kroppar. Medan större delen av kroppen innehöll majoriteten av R-celler, nästan 75 procent baserat på proverna, var förhållandet nästan omvänt i sperman - 65 procent var W-cellerna.

Eftersom både arbetare och hanar kommer från att kombinera W-spermier med R-ägg beror könet på om deras paket av DNA, eller kärnor, smälter samman. Fusion skapar en hona. Men brist på fusion gör att de två kärnorna delar sig separat inom samma ägg, vilket producerar en hane.

Det är oklart varför denna aldrig tidigare sedda reproduktionsmetod utvecklades hos dessa myror. "Genom att vägra smälta med äggcellen kan [sperma] öka sin reproduktion", säger Trible. Kvinnliga arbetarmedarbetare är sterila och kan därför inte passera vidare W-genomet.

"Vi tror att det kanske är en interaktion mellan två genomer som är i konflikt men ibland samarbetar", säger Darras. Dessa distinkta linjer kan ha utvecklats oberoende av varandra i två separata myrpopulationer som så småningom blandades. Eller de kan ha börjat med liknande gener som sedan divergerade över tiden, tillägger han. "Men det ser ut som om hela genomen är separerade och inte utbyter något genetiskt material."

Denna märkliga reproduktionsmetod kan vara fördelaktig för myrpopulationerna och leda till yellow crazy ants titel som en av världens värsta invasiva arter. Eftersom fusionen av R- och W-kärnor endast resulterar i sterila arbetare kan genomen aldrig blanda sig och överföras till nästa generation. Således undviker myrorna alla möjligheter till inavel, en funktion som ses hos andra invasiva myrarter.

Kimeror har hittats i andra varelser, inklusive människor, men det är vanligtvis en olycka. Yellow crazy ants är den första kända arten där kimerism avgör kön. Men vissa forskare uppskattar att det finns cirka 20 000 myrarter, och reproduktionssystemen hos de flesta har inte studerats.

"Detta är ett mycket speciellt system", säger evolutionär biolog Guojie Zhang vid Zhejiang University i Hangzhou, Kina, som inte var involverad i forskningen. "Frågan skulle vara hur frekvent detta system kan observeras i andra myr-linjer."

Vårt uppdrag är att tillhandahålla korrekta, engagerande vetenskapsnyheter till allmänheten. Det uppdraget har aldrig varit viktigare än det är idag.

Som en icke-vinstdrivande nyhetsorganisation kan vi inte göra det utan dig.

Ditt stöd möjliggör att vi kan hålla vårt innehåll gratis och tillgängligt för nästa generation av forskare och ingenjörer. Investera i högkvalitativ vetenskapsjournalistik genom att donera idag.