Wiosną 2018 roku Erin Krichilsky natknęła się na najbardziej zaskakującą pszczołę, jaką kiedykolwiek widziała.
Prawą stronę twarzy miała mocną, chropowatą linię szczęki przyozdobioną małymi ząbkami – cechy normalnie spotykane u samic – natomiast lewą połowę kubka owada charakteryzowały delikatne, wiotkie rysy samca. Szybki rzut oka na resztę ciała pszczoły ujawnił to samo: ona po prawej stronie, on po lewej. Wyglądało to tak, jakby ktoś rozciął samca i samicę pszczoły na dwie części i zszył połowę każdej z nich razem.
Patrząc przez mikroskop na 4-milimetrowego owada, Krichilsky – wówczas asystent badawczy w Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) w Panamie – zdała sobie sprawę, że znalazła coś niezwykłego. „To był superfajny osobnik, który nie przypominał tego, co zwykłem widzieć” – wspomina. „To był bardzo ekscytujący dzień.”
Ten tajemniczy owad, opisany niedawno w Journal of Hymenoptera Research, był niezwykle rzadkim gynandromorfem – zwierzęciem, które anatomicznie jest w połowie samcem, w połowie samicą – pierwszym, jaki kiedykolwiek zidentyfikowano w gatunku Megalopta amoena, rodzaju pszczoły potnej występującej w Ameryce Środkowej i Południowej.
W przeciwieństwie do hermafrodytów, które często zewnętrznie wydają się męskie lub żeńskie, ale mają narządy rozrodcze obu, gynandromorfy mogą pochwalić się całymi ciałami, które są mozaikami płciowymi. Ze względu na ich rzadkość w przyrodzie, te rozdzielnopłciowe osobniki są słabo poznane. Mimo to badacze udokumentowali gynandromorfy u stworzeń od motyli i skorupiaków po gady i ptaki – wszystko z dosłownie mieszanymi wynikami.
Jeden inny gynandromorf Megalopta pokazał swoją twarz naukowcom wcześniej: męsko-żeńska hybryda w blisko spokrewnionym gatunku pszczoły potowej o nazwie Megalopta genalis, zidentyfikowana w 1999 roku. W ciągu dwóch dekad od tego czasu badacze z STRI zebrali i przeanalizowali dziesiątki tysięcy innych pszczół bez odkrycia drugiego przykładu, co sprawiło, że nowy okaz Megalopta amoena, który pojawił się niedawno i przypadkowo, jest mile widzianym bisem, mówi Krichilsky.
Zespół nie przeanalizował genów pszczoły, by potwierdzić jej status gynandromorfa. Ale asymetryczna anatomia owada była swego rodzaju martwą wskazówką, mówi autor badania Adam Smith, biolog z George Washington University.
Ogólnie rzecz biorąc, pszczoły, osy i mrówki – należące do grupy Hymenoptera – żyją w matriarchalnych społeczeństwach, w których samice „robią wszystkie rzeczy, które czynią pszczoły interesującymi”, mówi Smith. „Zbierają pyłek, budują gniazda, opiekują się dziećmi”. Jako takie, ewolucja wyposażyła te panie w cechy zgodne z ich niekończącą się listą obowiązków: silne szczęki zdolne do kopania w drewnie; grube, owłosione kończyny tylne, które mogą chwytać i transportować pyłek; oraz ostro zakończony żądło do obrony.
Mężczyźni, jednak, „nie zrobić nic użytecznego oprócz mate,” Smith mówi, i mają słabe ciało, aby match.
Chociaż naukowcy nie są pewni, jak dokładnie ten dziwaczny pszczoła przyszedł do bycia, badania w podobnych owadów może dostarczyć kilka wskazówek. Kilka lat temu inny zespół naukowców kierowany przez eksperta od pszczół Benjamina Oldroyda z Uniwersytetu w Sydney przeanalizował geny kilku gynandromorfów pszczoły miodnej i stwierdził, że męsko-męskie hybrydy były prawdopodobnie wynikiem nieudanego rozwoju.
W ludziach płeć biologiczna jest określana przez dwa chromosomy płci – jeden od mamy i jeden od taty. Odziedziczenie dwóch X daje samicę, podczas gdy X w parze z Y tworzy samca. U pszczół sprawa wygląda jednak nieco inaczej. Ze wszystkich zapłodnionych jaj, które zawierają materiał genetyczny matki i ojca, wylęgają się pszczoły samice. Niezapłodnione jaja jednak nadal mogą dać potomstwo: pozbawione ojca samce, które posiadają tylko jeden zestaw chromosomów od matki – połowę tego, co znajduje się u samic. Płeć, innymi słowy, jest określana przez ilość informacji genetycznej w komórkach pszczoły.
W bardzo, bardzo rzadkich przypadkach, drugi plemnik może zakraść się do już zapłodnionego jaja – niedoszłej samicy – i zacząć kopiować siebie, wyjaśnia Oldroyd. W ten sposób powstają dwie asymetryczne linie, z których każda zasiedla własną połowę rozwijającego się zarodka: jedna powstała w wyniku połączenia jaja i pierwszego plemnika, która rozwija się jako żeńska, oraz druga, zrodzona wyłącznie z drugiego, swobodnie poruszającego się plemnika. Ponieważ ten drugi plemnik nigdy nie współpracuje z własnym jajem, liczba chromosomów w jego linii pozostaje niska, tworząc tylko męskie komórki.
Te zdarzenia podwójnego zapłodnienia wydają się wyjaśniać przynajmniej niektóre gynandromorfy pszczoły miodnej, choć hybrydy męsko-żeńskie u innych gatunków mogą objawiać się w inny sposób. Inne wyjaśnienie może obejmować komórkę w typowym żeńskim embrionie, która popełnia błąd podczas kopiowania siebie, generując jedną żeńską i jedną męską komórkę zamiast dwóch żeńskich. Te nowe komórki dzieliłyby się niezależnie, dając dwie rozbieżne płciowo linie.
Każdy z tych scenariuszy mógł się rozegrać w nowej pszczole Megalopta, która od tego czasu została uwieczniona w zbiorach STRI. Bez sekcji okazu i analizy jego genomu naukowcy nie są w stanie tego stwierdzić.
Zanim jednak pszczoła Megalopta umarła, Krichilsky i jej koledzy postanowili przeprowadzić inny rodzaj testu: śledzenie jej dziennego cyklu snu. Kiedy umieścili owada w monitorze aktywności, stwierdzili, że obudził się nieco wcześniej, aby szukać pożywienia niż typowe samce i samice jego gatunku.
Z tylko jednym okazem do badania, zespół nie może wyciągnąć ostatecznych wniosków na temat tego dziwactwa behawioralnego. „Może jest to dziwne, ponieważ jest to gynandromorf” – mówi Smith. „Albo jest po prostu dziwne, bo jest dziwne.”
Still, ustalenia zespołu są godne uwagi po prostu dlatego, że obejmują one wszelkie dane behawioralne w ogóle, mówi Sydney Cameron, entomolog na Uniwersytecie Illinois w Urbana-Champaign, który nie był zaangażowany w badania. Większość gynandromorfów odkrywana jest dopiero po śmierci i trafia do kolekcji muzealnych, co uniemożliwia poznanie sposobu, w jaki poruszały się one w swoim otoczeniu i relacjach społecznych za życia. Chociaż ten okaz nie może mówić o wszystkich gynandromorfach, Cameron mówi, że jego działania są interesujące, aby udokumentować.
Ehab Abouheif, biolog z McGill University, który nie był zaangażowany w badania, podkreśla znaczenie nie odrzucania gynandromorfów jako „wybryków natury”. Gatunki mogą przetrwać i utrzymywać się tylko wtedy, gdy ich populacje są zróżnicowane. W tym świetle niezwykłe jednostki nie są błędami, które należy wypisać – są one pożywką dla adaptacji.
Wiele, jeśli nie większość, gynandromorfów jest prawdopodobnie bezpłodnych i prawdopodobnie nie zakładają nowych gatunków. Ale zmiany rozwojowe, które zacierają anatomiczne granice między płciami, mogą nadal napędzać ewolucję w innych kontekstach, twierdzi Smith. W niektórych pasożytniczych pszczołach, na przykład, samice straciły wiele zwykłych cech, które feminizują inne gatunki, i mogą wydawać się prawie męskie.
Tego rodzaju płynność płciowa „prawdopodobnie zdarza się częściej niż jesteśmy świadomi” w przyrodzie, mówi Krichilsky. „Istnieją pewne nisze zajmowane przez bardziej typowo kobiece lub męskie. Może zająć coś pomiędzy, lub oba – lub stać się zupełnie nowy organizm.”
Niezwykłe choć są, gynandromorfy „są jeszcze pszczoły, tak jak inne pszczoły,” mówi. „I możemy się od nich wiele nauczyć”
.