Social parasites in evolutionary transition: Lasius (Chthonolasius) castor n.sp. and L. (Chthonolasius) pollux n.sp. – two hidden ant species with unusual biology

In de verborgen wereld onder onze voeten bouwen mieren samenlevingen die vaak complexer zijn dan menselijke steden. Onder de vele manieren waarop deze insecten zichzelf organiseren, hebben sommige soorten een strategie ontwikkeld die sociale parasitisme wordt genoemd. In deze regeling begint een koningin haar kolonie niet door haar eigen eerste generatie werkers op te voeden. In plaats daarvan valt ze de nest van een andere mierensoort binnen, doodt of verdringt de aanwezige koningin, en dwingt de bestaande werkers om haar nakomelingen groot te brengen. Dit is een bekende overlevingsstrategie voor veel mierensoorten, met name die in het geslacht Lasius. Biologen geloofden echter lang dat zodra een soort dit parasitaire levensstijl heeft aangenomen, ze aan dat pad gebonden is en niet meer in staat is om iets anders te worden. De vraag of een parasiet haar wegen kan veranderen en een nieuwe, stabiele relatie met haar gastheer kan vinden, bleef een mysterie, grotendeks omdat het observeren van deze ondergrondse interacties ongelooflijk moeilijk is.

Een team onderzoekers heeft nu een situatie blootgelegd die dit langgekoesterde geloof uitdaagt. Door honderden mieren nests door heel Europa te bestuderen, ontdekten ze twee nieuwe mierensoorten die zich midden in een grote evolutionaire verschuiving lijken te bevinden. Deze mieren, genaamd Lasius castor en Lasius pollux, volgen niet de standaardregels van sociale parasitisme. In plaats van simpelweg een gastnest over te nemen en de werkers van de gastheer te vervangen door hun eigen, vormen zij langdurige, gemengde kolonies waar beide soorten zij aan zij leven en werken. De onderzoekers ontdekten dat deze nieuwe soorten grotendeels de traditionele methode van het binnenvallen van andere mierensoorten om een familie te starten, hebben verlaten. In plaats daarvan zoeken ze actief naar specifieke verwanten om mee te leven, waardoor ze stabiele gemeenschappen creëren waarin beide groepen werkers bijdragen. Deze ontdekking suggereert dat het pad van evolutie niet altijd een eenrichtingsverkeer is en dat zelfs hooggespecialiseerde parasieten in staat kunnen zijn om een nieuwe manier te vinden om te overleven.

De studie begon met een enorme inspanning om mieren monsters uit heel Centraal- en West-Europa te verzamelen en te analyseren. De onderzoekers verzamelden bijna duizend nestmonsters, een taak die decennia aan werk van het team en hun medewerkers kostte. Omdat deze mieren ondergronds leven en qua uiterlijk erg lijken op andere soorten, vereiste identificatie krachtige microscopen en nauwkeurige metingen van kleine fysieke kenmerken, zoals de vorm van hun poten, de lengte van hun haren en de structuur van hun middel. Met een methode waarbij deze fysieke eigenschappen als een unieke vingerafdruk voor elke soort worden behandeld, slaagde het team erin de nieuwe mieren te scheiden van hun gelijken. Ze ontdekten dat Lasius castor en Lasius pollux verschillende soorten zijn, elk met hun eigen specifieke lichaamsvorm en haarmonsters, maar dat ze zo sterk op elkaar lijken dat ze eerder werden aangezien voor één ongewoon type mier.

Wat deze bevindingen werkelijk opmerkelijk maakt, is hoe deze mieren hun kolonies bouwen. In het traditionele model van sociale parasitisme valt een nieuwe koningin een gastnest binnen, doodt de gastkoningin en de gastwerkers grootbrengen de nakomelingen van de parasiet totdat de eigen werkers van de parasiet de overhand nemen. De onderzoekers vonden dat deze ouderwetse methode nu zeer zeldzaam is voor Lasius castor en Lasius pollux. Het komt voor in minder dan 6 procent van de gevallen die zij bestudeerden. In plaats daarvan leven deze nieuwe mieren, in het overgrote deel van hun nesten — ongeveer 94 procent — samen met andere soorten van dezelfde subgenus. Ze doden de gastkoningin niet of vervangen de gastwerkers niet. In plaats daarvan vormen ze gemengde populaties waar de nieuwe soorten en hun verwante gasten samenwerken. In deze gedeelde nesten maken de nieuwe soort bijna 40 procent van de werkersmacht uit, wat bewijst dat zij volledig functionele leden van de kolonie zijn, en niet slechts meelifters.

De onderzoekers observeerden dat deze twee nieuwe soorten verschillende voorkeuren hebben voor hun buren. Lasius castor heeft de neiging om in nattere, koelere omgevingen te leven en werkt vaak samen met mieren die ook van die vochtige omstandigheden houden. Lasius pollux daarentegen geeft de voorkeur aan drogere, warmere steppehabitats en wordt meestal gevonden samen met mieren die in die droge plekken gedijen. Dit suggereert dat de keuze van een partner wordt gedreven door de omgeving in plaats van een strikte biologische regel. Het team merkte ook op dat de nieuwe mieren actief naar deze partners zoeken, in plaats van ze gewoon bij toeval tegen te komen. Dit actieve gedrag wijst op een geavanceerde relatie die verder gaat dan eenvoudige invasie.

Ondanks deze duidelijke observaties kunnen de onderzoekers nog niet precies zeggen hoe deze relatie wordt genoemd. Het zou een vorm van permanente sociale parasitisme kunnen zijn, waarbij de nieuwe soort leeft van de gastheer maar haar eigen werkers behoudt. Het zou een type partnerschap kunnen zijn dat parabiosis wordt genoemd, waarbij twee onafhankelijke soorten een nest en middelen delen maar hun families gescheiden houden. Er is ook een complexere genetische mogelijkheid dat de nieuwe mieren helemaal geen aparte soorten zijn, maar eerder een speciale genetische lijn die alleen via mannetjes wordt doorgegeven, waarbij zij de lichamen van de gastkoninginnen gebruiken om zich voort te planten. Het artikel betoogt dat de meest waarschijnlijke verklaring de transitie naar permanente sociale parasitisme is, waarbij de nieuwe soort is geëvolueerd om naast haar verwanten te leven zonder hen te vernietigen. De auteurs geven echter toe dat het volledige beeld nog onduidelijk is en dat er meer genetische studies nodig zijn om het puzzelstukje op te lossen.

De fysieke veranderingen in deze mieren ondersteunen het idee dat ze aan het evolueren zijn naar iets nieuws. Vergeleken met hun verwanten hebben Lasius castor en Lasius pollux dikkere lichamen, kortere poten en andere vormen op hun middel. Deze kenmerken lijken op de vroege tekenen van een parasiet die specialiseerder wordt, misschien bewegend naar een staat waarin zij volledig afhankelijk is van haar gastheer. Toch, in tegenstelling tot veel parasieten die het vermogen verliezen om te werken of voor hun jongen te zorgen, hebben deze mieren hun volledige kracht en vermogen behouden om alle taken uit te voeren die een kolonie nodig heeft. Deze unieke combinatie van eigenschappen suggereert dat de evolutie momenteel in beweging is en een moment vastlegt waarop een oude strategie wordt herschreven. De ontdekking van deze twee verborgen soorten biedt een zeldzaam kijkje in hoe de natuur nieuwe oplossingen kan vinden voor oude problemen, en laat zien dat zelfs in de rigide wereld van mierensamenlevingen verandering altijd mogelijk is.