Apareamiento: ¿la clave del éxito de una invasión biológica de hormigas?
El movimiento accidental de colonias de hormigas por parte de los humanos, por ejemplo en el contexto del comercio internacional de plantas o frutas, es la causa de las frecuentes introducciones biológicas de estos organismos fuera de sus áreas de origen.
Las invasiones biológicas que resultan de estas introducciones, como las del avispón asiático Vespa Velutina o el mosquito tigre Aedes Albopictus , tienen graves consecuencias ecológicas y económicas .
Sin embargo, no todas las introducciones resultan en invasiones , y los mecanismos que favorecen el éxito de la invasión siguen siendo poco conocidos porque son difíciles de demostrar, especialmente cuando se detecta tarde.
Estábamos investigando si la hibridación genética entre especies podría promover el éxito de las hormigas introducidas por los humanos en nuevos entornos.
Para ello, se estudiaron dos especies de hormigas aceras pertenecientes al género Tetramorium : T. immigrans y T. caespitum .
¿Qué pasa cuando llega una nueva especie?
La introducción de una nueva especie crea nuevos contactos entre especies hasta ahora separadas geográficamente, posibilitando intercambios genéticos entre especies nativas y especies recién llegadas.
Dichos intercambios genéticos generalmente tienen lugar dentro de la misma especie, luego de la migración de gametos o individuos entre diferentes poblaciones, pero ocasionalmente pueden ocurrir entre diferentes especies durante eventos reproductivos entre ellas.
La descendencia híbrida a menudo tiene un valor selectivo más bajo (es decir, una probabilidad de supervivencia y reproducción) que sus padres . Debido a su «haplo-diploidía» , las hormigas pueden enfrentarse con menos fuerza a los efectos deletéreos de la hibridación.
De hecho, las hembras provienen del desarrollo de un óvulo fertilizado y, por lo tanto, son diploides: tienen dos juegos de cromosomas, uno de la madre y otro del padre. Por el contrario, los machos haploides son el resultado del desarrollo de un óvulo no fertilizado y, por lo tanto, solo poseen el conjunto de cromosomas de su madre; por lo tanto, no son híbridos incluso cuando la reina se ha apareado con parejas de otra especie.
Esta característica de las hormigas, asociada con su reproducción en grupos durante el cortejo o su organización social, las hace particularmente sujetas a tales eventos de hibridación entre especies.
Dos especies que se juntan en un laboratorio al aire libre
Los valles del Ródano y el Saona cubren un gradiente climático a lo largo de un eje norte-sur que atraviesa las regiones continental y mediterránea. Se trata de una zona urbanizada desde la época romana, donde los procesos de urbanización aún importantes hoy dan lugar a vastos territorios urbanos en constante expansión.
En esta zona, nuestra investigación ha demostrado que la presencia de T. immigrans y T. caespitum depende de las condiciones climáticas y la urbanización a escala muy local (unos metros alrededor del nido) y a escala paisajística ( unos cientos o miles de metros alrededor del nido). T. immigrans está presente principalmente en la parte más mediterránea del área de estudio, mientras que T. caespitum está presente exclusivamente en el norte de los valles del Ródano y el Saona, en ambientes más fríos y secos. Además, T. immigrans está ampliamente representado en microhábitats antropizados (hormigón, betún, grava), mientras queT. caespitum está presente principalmente en suelos con vegetación y es muy abundante fuera de las ciudades.
T. immigrans es probablemente no una especie nativa del sudeste de Francia. Aunque el período en el que esta especie se habría introducido en Francia no se conoce con precisión en la actualidad, nuestros resultados sugieren que no ha estado presente durante mucho tiempo en las áreas urbanas más al norte de su área de distribución. en el límite del territorio de T. caespitum . Así, estas dos especies conviven en una zona de contacto visiblemente reciente, lo que constituye un entorno óptimo para estudiar posibles procesos de hibridación entre ellas.
Híbridos fértiles y reinas volubles
El muestreo masivo de T. immigrans y T. caespitum (unas pocas decenas de trabajadores recolectados de más de 1.200 colonias) nos permitió definir con precisión el área de recuperación de estas especies. Al estudiar el ADN mitocondrial y nuclear de los individuos recolectados, hemos demostrado la existencia de frecuentes hibridaciones en la zona donde conviven estas especies, con numerosos cruces que dan como resultado descendencia fértil.. Sin embargo, no hemos identificado ningún descendiente de machos híbridos: solo las reinas híbridas parecen producir descendencia viable, lo que sugiere que los machos híbridos no son viables o son estériles. Este hallazgo podría estar relacionado con la haploidía masculina, aunque se necesitan más investigaciones para confirmar esta hipótesis.
Más sorprendentemente, el sistema de apareamiento de estas especies es probablemente parcialmente responsable de esta rápida hibridación. Con base en un estudio posterior dentro de la zona híbrida (más de 1000 individuos de 70 colonias), detectamos en estas dos especies un sistema de apareamiento monogino y poliándrico: cada colonia desciende de una sola reina. apareado con uno o más machos. Además, las reinas de T. caespitum a veces se aparean con cuatro machos diferentes (en comparación con uno o dos para las reinas de T. immigrans ), aumentando así la probabilidad de aparearse con un macho de la otra especie.
Cabe recordar aquí que las hormigas se aparean «de por vida»: los espermatozoides de los machos se mantienen vivos y listos para ser utilizados en el tracto genital femenino en un órgano específico, la espermateca, hasta la muerte de la reina. Por lo tanto, el apareamiento múltiple tiene lugar íntegramente durante el vuelo nupcial, siendo la hembra fecundada sucesivamente por los machos cuyo esperma se mezcla en la espermateca. Por lo tanto, la cuestión vinculada a la necesidad de aparearse con uno (o más) socios durante este vuelo nupcial es importante. Ser capaz de aparearse con un macho de otra especie también aumenta la probabilidad de encontrar uno o más compañeros y, por lo tanto, podría resultar beneficioso para la reproducción.
Poliandria e hibridación con otra especie: ¿un caso único?
Si bien T. immigrans y T. caespitum no son las únicas especies de hormigas que exhiben tal hibridación o comportamiento de apareamiento múltiple, un sistema que combina poliandria e hibridación con otra especie, sin embargo, no tiene precedentes en nuestro conocimiento.
Comprender la propagación de la hibridación y sus consecuencias a largo plazo debería permitirnos comprender mejor la expansión de T. immigrans y el destino de T. caespitum en áreas de coexistencia.
Por ejemplo, una sorprendente originalidad específica de este sistema que combina poliandria e hibridación es la existencia de colonias resultantes de una reina de una de las dos especies apareada con varios machos, algunos pertenecientes a su especie y otros a la otra especie. . Estos casos son raros (solo el 15% de las colonias híbridas descritas hasta la fecha), pero proporcionan información esencial. De hecho, en estas situaciones, los diferentes machos apareados con la reina contribuyen asimétricamente a la producción de la descendencia. Por tanto, sea cual sea su especie, una reina apareada con machos de ambas especies tiene más descendientes de machos de T. immigrans que de machos de T. caespitum., quizás porque estos últimos proporcionan menos espermatozoides, o incluso espermatozoides de peor calidad, lo que podría resultar a largo plazo en un sesgo de progenie favorable a T. immigrans dentro de la zona híbrida.
En un mundo abierto donde los seres humanos y los bienes se mueven libremente, el número y la diversidad de especies invasoras continúa aumentando, lo que representa una amenaza potencial para las miles de especies nativas con las que compiten.
En este contexto, nuestro trabajo muestra que la hibridación con especies locales, como los apareamientos múltiples, probablemente favorezca la expansión de estas especies introducidas, por ejemplo, acelerando su colonización de nuevos hábitats.
Por lo tanto, parece más necesario que nunca comprender mejor las interacciones entre estos mecanismos reproductivos y hasta qué punto podrían facilitar las invasiones biológicas en los próximos años.
