Les chercheurs ont découvert la base génétique d’une bizarrerie du règne animal – comment les reines des fourmis produisent des couvées entièrement mâles ou femelles.
« C’est étrange d’avoir un parent qui ne produit qu’un sexe ou l’autre », a déclaré Jessica Purcell, entomologiste et auteur de l’étude de l’UC Riverside.
Les scientifiques savent depuis un certain temps que les colonies de fourmis peuvent se spécialiser dans la production de progénitures entièrement mâles ou entièrement femelles. Pour la première fois, les scientifiques de l’UC Riverside ont localisé un ensemble de gènes sur un seul chromosome qui sont associés à ce phénomène.
Leur découverte est décrite dans un nouvel article publié par le Actes de l’Académie nationale des sciences.
Lorsque les humains s’accouplent, les deux parents apportent une copie du génome à leur progéniture. Cependant, les fourmis femelles sont les seules à en porter deux exemplaires, comme le font les humains et la plupart des autres animaux, tandis que les mâles n’en portent qu’un seul.
« Les fourmis mâles se développent à partir d’œufs non fécondés que leur mère pond », a déclaré le biologiste évolutionniste UCR et auteur principal de l’étude Alan Brelsford. « Par conséquent, les fourmis mâles, ainsi que les abeilles et les guêpes, ont génétiquement une mère mais pas de père. »
Purcell et Brelsford ont trouvé leurs spécimens d’étude en 2016 lors d’un voyage pour collecter et étudier les fourmis de Riverside jusqu’au cercle polaire arctique. Dans le nord du territoire canadien du Yukon, ils ont trouvé plus de 100 colonies de deux espèces de fourmis formica qui semblaient prêtes pour leurs vols de reproduction annuels. De retour à Riverside, German Lagunas-Robles, doctorant en écologie, a analysé les génomes de ces fourmis, à la recherche de différences entre les colonies productrices de mâles et les colonies productrices de femelles.
Pendant les vols d’accouplement, une reine s’accouplera, atterrira, rongera ses propres ailes et cherchera un endroit pour creuser. Elle pondra environ une douzaine d’œufs dans ce terrier, qui deviendront ensuite sa première couvée d’ouvrières. Ces fourmis ouvrières sont toujours des femelles, mais elles ne se reproduiront pas. Une fois arrivées à maturité, les ouvrières prennent le relais pour chercher de la nourriture et la reine continue de se reproduire, pondant des centaines d’œufs par jour.
Alors que les mâles ne vivent que quelques heures après leur vol nuptial, la reine stockera leur sperme et pourra l’utiliser au cours de la prochaine décennie pour produire une nouvelle progéniture. La majorité des jeunes d’une colonie de fourmis sont des ouvrières sans ailes, mais dans les colonies matures, les reines produiront également une progéniture capable de voler.
Bien que les chercheurs aient découvert des gènes associés au sexe de la progéniture produit, la génétique n’est peut-être pas le seul moyen pour les reines d’influencer le sexe de leurs colonies. Ils pourraient décider de ne pas utiliser leur sperme stocké, ce qui entraînerait des fourmis mâles. Les ouvrières pouvaient également manipuler le sex-ratio d’une colonie en ne nourrissant pas ou en tuant sélectivement certaines larves.
D’autres études ont démontré que la disponibilité de la nourriture a également un effet sur le sexe d’une colonie de fourmis. « Lorsque de la nourriture supplémentaire est déversée sur une colonie, elle produit moins de mâles », a déclaré Brelsford. L’équipe de recherche souhaite mener des études supplémentaires pour savoir quand les gènes ou les facteurs environnementaux jouent un rôle plus important dans la détermination du sexe de la progéniture.
L’équipe souhaite également étudier le fonctionnement de ces gènes dans différents environnements. De tels détails pourraient finalement aider à préserver les fourmis indigènes nord-américaines bénéfiques. Les vols d’accouplement ont tendance à coïncider avec des saisons et des températures spécifiques. Le changement climatique pourrait affecter la disponibilité de la nourriture, le moment de la reproduction et, en général, déséquilibrer le sex-ratio d’une population.
Contrairement à leurs parents embêtants envahissants et non indigènes, ces espèces dérangent rarement les humains et remplissent des fonctions environnementales importantes.
« Les fourmis font vraiment partie intégrante des écosystèmes en tant que l’un des insectes les plus abondants », a déclaré Purcell. « Les jardiniers ont tendance à aimer les vers de terre, mais les fourmis font des choses similaires pour améliorer la santé du sol. »
.
