مورچه ملکه مورچه اصلیِ تولیدمثل‌کننده در یک کلونی است؛ یعنی او مسئول گذاشتن تخم‌هایی است که در نهایت به مورچه‌های جدید تبدیل می‌شوند. در کلونی‌های مورچه که ممکن است هزاران یا حتی میلیون‌ها عضو داشته باشند، ملکه معمولاً از همه بزرگ‌تر است و می‌تواند سال‌های زیادی زندگی کند؛ گاهی حتی تا ۳۰ سال! برخلاف بیشتر مورچه‌های دیگر که کارگر نامیده می‌شوند، ملکه توانایی تولیدمثل دارد و این وظیفه اصلی او در کلونی است.
ملکه‌ها، کارگران و سربازان مورچه‌های سر‌بزرگ (اعتبار: Nigel Main)
مورچه‌های کارگر ماده‌هایی نابارور هستند که به جمع‌آوری غذا، ساخت لانه و دفاع از کلونی کمک می‌کنند؛ اما نقش ملکه این است که از وجود مورچه‌های کافی برای تداوم کلونی اطمینان حاصل کند.
نقش مورچه ملکه چیست؟
نقش مورچه ملکه ایجاد جریان پیوسته‌ای از مورچه‌های جدید برای رشد و پشتیبانی از کلونی است. وقتی کلونی جدیدی را آغاز می‌کند، تخم‌هایی می‌گذارد که به کارگر تبدیل می‌شوند و سپس تمام کارهای روزمره کلونی، مانند جست‌وجوی غذا، محافظت از لانه و مراقبت از مورچه‌های جوان را بر عهده می‌گیرند. با اینکه ملکه فعالیت‌های کلونی را مستقیماً هدایت یا کنترل نمی‌کند، حضورش سیگنال‌های شیمیایی‌ای آزاد می‌کند که فرومون نام دارند و به سازمان‌دهی کلونی و حفظ ساختار آن کمک می‌کنند. این فرومون‌ها همچنین به تنظیم زمان تولیدمثل مورچه‌های دیگر کمک می‌کنند؛ فرایندی که کنترل تولیدمثل نام دارد و معمولاً فقط زمانی رخ می‌دهد که برای گسترش کلونی به ملکه یا مورچه‌های نر جدید نیاز باشد.
از تخم تا ملکه: همه‌چیز از کجا شروع می‌شود
زندگی مورچه با تخم آغاز می‌شود و برای مدتی کوتاه، هر تخمی همه‌توان است؛ یعنی می‌تواند به مورچه‌ای کارگر یا ملکه تبدیل شود. پس چه چیزی باعث می‌شود یک تخم به کارگر و تخمی دیگر به ملکه تبدیل شود؟ پاسخ در ترکیبی از عوامل محیطی مانند تغذیه، دما و گاهی حتی ژنتیک نهفته است.
مورچه‌های سیاه مزرعه (Lasius sp) همراه با پیله‌های ملکه و کارگر
-
تغذیه و رژیم غذایی: در بسیاری از گونه‌های مورچه، مقدار و کیفیت غذایی که به لارو در حال رشد داده می‌شود تعیین می‌کند که به ملکه تبدیل شود یا کارگر. لاروهای ملکه اغلب بیش از لاروهای کارگر غذا می‌خورند و رژیم غذایی غنی‌تری دارند. در زنبورهای عسل نیز فرایندی مشابه رخ می‌دهد؛ لاروهایی که قرار است ملکه شوند با غذای ویژه‌ای به نام ژل رویال تغذیه می‌شوند. مورچه‌ها ژل رویال نمی‌دهند، اما به ملکه‌های آینده‌شان غذاهای پروتئین‌دار بیشتری می‌دهند. این رژیم غذایی غنی‌تر باعث می‌شود لاروهای ملکه به حشراتی بالغ و درشت‌تر با اندام‌های تولیدمثلی ویژه تبدیل شوند.
-
تغییرات دما و فصل‌ها: در برخی گونه‌ها، دمایی که لاروها در آن رشد می‌کنند می‌تواند سرنوشتشان را تحت‌تأثیر قرار دهد. برای مثال، احتمال اینکه بعضی گونه‌های مورچه به ملکه تبدیل شوند بیشتر است اگر در معرض دماهای خنک‌تری قرار بگیرند که زمستان را شبیه‌سازی می‌کند. دانشمندان باور دارند این سازگاری به کلونی‌ها کمک می‌کند تا فقط در فصل مناسب ملکه‌هایی تولید کنند که برای جفت‌گیری و تشکیل کلونی‌های جدید پرواز می‌کنند.
-
سیگنال‌های شیمیایی ملکه: ملکه‌ها راه قدرتمند دیگری هم برای کنترل تولید ملکه‌های بیشتر دارند: فرومون‌ها. فرومون‌ها سیگنال‌های شیمیایی‌ای هستند که مورچه‌ها برای برقراری ارتباط به کار می‌گیرند. ملکه فرومون‌های ویژه‌ای ترشح می‌کند که به مورچه‌های کارگر می‌گویند ملکه‌های جدید پرورش ندهند.
فرومون‌ها: ملکه‌ها چگونه کلونی خود را کنترل می‌کنند
مورچه‌ها عمدتاً از طریق فرومون‌ها با هم ارتباط برقرار می‌کنند. فرومون‌ها پیام‌های شیمیایی نامرئی‌اند که به مورچه‌های دیگر می‌گویند چه‌کار کنند، به کجا بروند یا چگونه واکنش نشان دهند. فرومون‌ها در تعیین اینکه چه کسی ملکه بعدی می‌شود، نقشی حیاتی دارند.
برخی مورچه‌ها، مانند مورچه‌های جهنده (Harpegnathos sp)، با «نظارت» افراد را به وضعیت کارگری وادار می‌کنند.
-
فرومون‌های بازدارنده: مورچه‌های ملکه فرومون‌های بازدارنده‌ای ترشح می‌کنند تا کارگران را از پرورش ملکه‌های جدید بازدارند. این کار به حفظ ساختار باثبات کلونی کمک می‌کند.
-
نشانه‌های تغییر: اگر ملکه پیر یا بیمار شود یا بمیرد، تولید این فرومون‌ها متوقف یا کند می‌شود. این امر کارگران را به آغاز فرایند پرورش ملکه‌های جدید وامی‌دارد. آن‌ها ممکن است چند لارو را انتخاب کنند و با خوراک غنی‌تری تغذیه کنند تا به ملکه تبدیل شوند. در نهایت، بسته به نیازهای کلونی، یک یا چند لارو به ملکه‌های جدید تبدیل می‌شوند.
- نظارت: در کلونی‌های مورچه، نظارت به رفتارهایی گفته می‌شود که کارگران برای حفظ نظم اجتماعی و جلوگیری از تولیدمثل غیرمجاز به کار می‌گیرند. گرچه معمولاً فقط ملکه تخم می‌گذارد، برخی کارگران می‌توانند تخم‌های بارورنشده‌ای بگذارند که به نر تبدیل می‌شوند. اما این کار می‌تواند نظم کلونی را برهم بزند، بنابراین مورچه‌های کارگر با نظارت مانع آن می‌شوند. آن‌ها این تخم‌ها را شناسایی و حذف می‌کنند، معمولاً با خوردنشان، و به این ترتیب انحصار تولیدمثل ملکه را حفظ می‌کنند. این رفتار با متمرکز نگه‌داشتن منابع بر پرورش فرزندان ملکه، کلونی را باثبات و کارآمد نگه می‌دارد و به ساختار کلی و موفقیت آن کمک می‌کند.
تأثیرات ژنتیکی: وقتی DNA ملکه تعیین‌کننده است
اگرچه محیط و فرومون‌ها رایج‌ترین عوامل انتخاب ملکه هستند، ژنتیک نیز می‌تواند در برخی گونه‌های مورچه نقش داشته باشد. برای نمونه، در بعضی گونه‌های مورچه‌های خرمن‌چین، ملکه‌ها بر اساس ترکیب‌های ژنتیکی خاصی پدید می‌آیند.
برخی مورچه‌های خرمن‌چین از گونه‌های Pogonomyrmex barbatus و Pogonomyrmex rugosus
در این گونه‌ها، کارگران و ملکه‌ها به دودمان‌های ژنتیکی متفاوتی تعلق دارند و تنها ترکیب‌های خاصی از ژن‌ها به پیدایش ملکه می‌انجامند. وقتی ملکه با نری از نوع ژنتیکی خاصی جفت‌گیری می‌کند، تضمین می‌شود که برخی از فرزندانش ملکه و برخی دیگر کارگر شوند. این نظام ژنتیکی نامعمول است و در بیشتر گونه‌های مورچه وجود ندارد، اما روش‌های گوناگونی را نشان می‌دهد که مورچه‌ها برای تعیین کاست به کار می‌گیرند.
تعیین کاست در گونه‌های مختلف مورچه
همه گونه‌های مورچه از روش‌های یکسانی برای تعیین ملکه استفاده نمی‌کنند. در ادامه تفاوت چند نوع شناخته‌شده را می‌بینید:
1. مورچه‌های آتشین (Solenopsis spp.):در مورچه‌های آتشین، لاروهایی که در مراحل حساس رشد رژیم غذایی سرشار از پروتئین دریافت می‌کنند، شانس بیشتری برای تبدیل شدن به ملکه دارند. کارگرها با تغذیه گزینشی این لاروها بر اساس نشانه‌های فرومون‌های ملکه کنونی، بر این فرایند تأثیر می‌گذارند.
2. مورچه‌های خرمن‌بردار (Pogonomyrmex spp.): برخی از مورچه‌های خرمن‌بردار (مجموعه Pogonomyrmex rugosus x barbatus) تعیین کاست ژنتیکی دارند؛ در این گونه‌ها کارگرها از دورگ‌گیری با گونه‌های دیگر تولید می‌شوند، در حالی که ملکه‌ها از طریق «جفت‌گیری درون‌گونه‌ای» به وجود می‌آیند. این سازوکار شگفت‌انگیز به ملکه‌ها امکان می‌دهد با نرهایی از دو دودمان متفاوت جفت‌گیری کنند و هر دو کاست را تولید کنند.
ملکه مورچه بافنده (اعتبار: Sunny Josef)
3. مورچه‌های بافنده (Oecophylla spp.):در مورچه‌های بافنده، ملکه‌ها در پاسخ به نشانه‌های محیطی پدیدار می‌شوند، اما کارگرها نقش مهمی در پرورش لاروهای خاص برای تبدیل شدن به ملکه دارند. فرومون‌های ملکه برای تنظیم زمان پرورش این لاروها و تعیین اینکه کارگر باقی بمانند یا ملکه شوند، ضروری‌اند.
4. مورچه‌های عسل (Myrmecocystus spp.):کلنی‌های مورچه عسل می‌توانند چندین ملکه تولید کنند، به‌ویژه در بهار که فصل جفت‌گیری است. تولید ملکه در اینجا ممکن است هم به فراوانی غذا و هم به نیاز کلنی برای افزایش تنوع ژنتیکی از طریق ایجاد لانه‌های جدید بستگی داشته باشد.
5. مورچه‌های شیاردار (Myrmica sp.): ملکه‌های مورچه‌های شیاردار از لاروهایی رشد می‌کنند که زمستان را پشت سر می‌گذارند. ملکه معمولاً فرومونی ترشح می‌کند که مانع رشد ملکه‌های جدید می‌شود، اما این فرومون‌ها در زمستان بی‌اثر می‌شوند.
ملکه‌های Monomorium تا حدی به‌دلیل «تمایز» زودهنگام، تفاوت زیادی با کارگرهایشان دارند (اعتبار: Jonghyun Park)
6. مورچه‌های زیرک (Monomorium sp.): جنسیت ملکه‌های مورچه‌های زیرک معمولاً حتی پیش از تولدشان مشخص می‌شود. تمایز آن‌ها بر اساس هورمون‌های خاصی مانند هورمون جوانی (JH)، از دوران رشد درون ملکه آغاز می‌شود.
ملکه شدن: پرواز جفت‌گیری
وقتی ملکه‌های تازه پرورش می‌یابند، یک وظیفه مهم دارند: جفت‌گیری و راه‌اندازی کلنی‌هایشان. بسیاری از گونه‌های مورچه در رویدادی که به «پرواز جفت‌گیری» معروف است شرکت می‌کنند. این رویداد زمانی رخ می‌دهد که ملکه‌های باکره و مورچه‌های نر برای جفت‌گیری کلنی زادگاهشان را ترک می‌کنند. در شرایط مناسب -معمولاً هوای گرم پس از بارندگی- ملکه‌ها و نرها به‌سوی آسمان پرواز می‌کنند و در آنجا جفت‌گیری می‌کنند.
در پروازهای جفت‌گیری، هر ملکه با چندین نر جفت‌گیری می‌کند و اسپرم آن‌ها را برای بارور کردن تخم‌ها در باقی عمرش ذخیره می‌کند. پس از پایان جفت‌گیری، نرها می‌میرند و ملکه‌ها به زمین فرود می‌آیند. اگر سفر بازگشت را جان سالم به در ببرند، به دنبال مکانی مناسب برای تأسیس کلونی جدید می‌گردند. برخی ملکه‌ها برای ساختن آشیانه مستقیماً در زمین حفاری می‌کنند، درحالی‌که برخی دیگر به کلونی موجود می‌پیوندند.
نگاهی پایانی به انتخاب ملکه
کلونی‌های مورچه‌ها نظامی خارق‌العاده برای تعیین کاست تکامل داده‌اند که بقا و سازگاری آن‌ها را تضمین می‌کند. آن‌ها با ترکیب نشانه‌های محیطی، فرومون‌ها و ژنتیک، می‌توانند تعیین کنند کدام لاروها ملکه شوند و بدین‌ترتیب تعادل و کارایی کلونی را حفظ کنند. این نظام نشان می‌دهد که جوامع مورچه‌ها تا چه اندازه سازمان‌یافته و پیچیده‌اند، هرچند هر مورچه بسیار کوچک است.
خلاصه اینکه، مورچه‌ها ملکه‌هایشان را به روشی که انسان‌ها ممکن است رهبر انتخاب کنند، «انتخاب» نمی‌کنند، اما روششان به همان اندازه مؤثر است. مورچه‌ها با ترکیبی از رژیم غذایی، نشانه‌های محیطی و ارتباطات شیمیایی پیچیده، نسل بعدی ملکه‌ها را پرورش می‌دهند و تداوم رشد و کامیابی کلونی را تضمین می‌کنند. برای مورچه‌ها، همه‌چیز به همکاری گروهی بستگی دارد و هر عضو در این جامعه شگفت‌انگیز و پرجنب‌وجوش نقش خود را ایفا می‌کند.
مطالعه بیشتر
Abouheif E. تکامل تکوینی کاست مورچه‌ها: همه‌چیز به اندازه مربوط نیست. Trends Ecol Evol. 2021 Aug;36(8):668-670. https://doi.org/10.1016/j.tree.2021.04.002.
تعیین کاست. AntWiki. (بدون تاریخ). https://www.antwiki.org/wiki/Caste_Determination
Collins DH, Wirén A, Labédan M, Smith M, Prince DC, Mohorianu I, Dalmay T, Bourke AFG. بیان ژن در جریان تعیین کاست و تمایز لارو در زنبورهای بامبل‌بی با eusociality متوسط، و تحلیل تطبیقی آن با زنبورهای عسل eusocial پیشرفته. Mol Ecol. 2021 Feb;30(3):718-735. https://doi.org/10.1111/mec.15752.
Khila A, Abouheif E. ارزیابی نقش محدودیت‌های تولیدمثلی در تکامل اجتماعی مورچه‌ها. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2010 Feb 27;365(1540):617-30. https://doi.org/10.1098/rstb.2009.0257.
Thompson، G. J.، و Chernyshova، A. M. (2021). تمایز کاستی: عوامل ژنتیکی و اپی‌ژنتیکی. Encyclopedia of Social Insects، 165–176. https://doi.org/10.1007/978-3-030-28102-1_178
Trible، W.، و Kronauer، D. J. (2017). رشد و تکامل کاست در مورچه‌ها: همه‌چیز به اندازه بستگی دارد. Journal of Experimental Biology، 220(1)، 53–62. https://doi.org/10.1242/jeb.145292