Úsvit mravenčích společností: Jak a kdy se u mravenců vyvinulo sociální chování?

Mravenci bezpochyby patří k nejznámějším, nejběžnějším i nejvýznamnějším skupinám hmyzu. Podle odhadů jich na Zemi žije kolem dvaceti tisíc druhů, a pokud by se sečetla jejich celková hmotnost například v tropických deštných lesích, pak by výrazně překonali biomasu všech tamních obratlovců. Tvoří důležitou součást většiny suchozemských ekosystémů a osídlili všechny kontinenty s výjimkou Antarktidy. Jedná se o mimořádně rozmanité všežravce, kteří nepohrdnou mršinami ani semeny. Někteří se řadí mezi predátory, jiní v podzemí pěstují houby nebo „pasou“ mšice a pochutnávají si na jejich medovici. Existují dokonce druhy, jež se nezaleknou ani parazitismu a zotročují jiné mravence…

Jak si podmanit přírodu?

Předpokládá se, že mezi klíčové faktory, které mravencům pomohly k fenomenálnímu úspěchu a k dobytí většiny dostupných biotopů, patří jejich sociální chování – respektive jev známý jako eusocialita. Daný termín lze podle knihy Hmyzí rodiny Jana Žďárka definovat na základě tří podmínek: Příslušníci jednoho hnízda musejí v prvé řadě spolupracovat na jeho stavbě a na péči o potomstvo. Kolonie se pak skládá z malého množství rozmnožujících se jedinců a masy neplodných dělníků, kteří zajišťují potravu, obranu a obecně chod společenství. Do třetice se vyžaduje, aby kolonii tvořily minimálně dvě překrývající se generace.

Eusociální je naprostá většina současných mravenčích druhů. Fakt, že budují mraveniště, žijí v koloniích a vytvářejí specializované kasty, nám proto připadá zcela samozřejmý. Jejich dávní předkové ovšem tak družní nebyli. Jak a kdy se eusocialita u mravenců vyvinula? A pokud poskytuje takovou výhodu, proč není mnohem rozšířenější?

Naděje zalitá jantarem

Mravenci zřejmě vzešli z tvorů, kteří se vzhledem i způsobem života podobali vosám. Došlo k tomu v druhohorách asi před 120 miliony let, a podle některých výzkumů dokonce o čtyřicet milionů roků dřív. Až do poloviny minulého století měli vědci k dispozici pouze třetihorní mravenčí fosilie, jež se příliš nelišily od moderních jedinců. Zlom přišel v roce 1966, kdy se v jantaru nalezeném poblíž New Jersey podařilo objevit dva exempláře dosud neznámého druhu, v jehož rysech se pojily vlastnosti mravenců a vos: Předpokládalo se proto, že jde o jejich společného předka. Stáří jantaru určili vědci přibližně na 90 milionů let, takže v něm drahocenný obsah uvázl v době, kdy se po Zemi stále ještě proháněli dinosauři. Na počest manželů Freyových, kteří jantar našli, dostal tvor vědecké jméno Sphecomyrma freyi. 

V dalších desetiletích se zástupce zmíněného rodu podařilo nalézt v jantaru pocházejícím z řady jiných míst planety, což naznačuje, že se již před 90–100 miliony let jednalo o docela běžné živočichy. Poté však badatelé začali nacházet ještě starší mravence uvězněné v pryskyřici, kteří vykazovali znaky moderních zástupců čeledi. Bylo tedy jasné, že Sphecomyrma freyi nepředstavuje onoho vysněného společného předka a že k oddělení mravenců a vos muselo dojít podstatně dřív než před 100 miliony roků. 

Živoucí fosilie

Představu o tom, jak žili prapředci dnešních mravenců, by mohli poskytnout nejprimitivnější současní jedinci. Patří k nim například australský druh Nothomyrmecia macrops, který odborníci objevili a popsali v 30. letech minulého století. Poté se však žlutý mravenec, jenž stavbou těla do jisté míry připomíná vosy a snese označení „živoucí fosilie“, před badateli zatvrzele skrýval. Vypátrat jeho kolonii se podařilo teprve ve druhé polovině 70. let, a to úplnou náhodou. Následně se ovšem zmíněnému druhu dostalo tolik pozornosti jako málokterému jinému. 

Druh Nothomyrmecia macrops se považuje za živoucí fosilii a od současných mravenců se liší uspořádáním kolonie. (foto: AntWiki, Ajay Narendra, CC BY-NC-SA 3.0)

Podle Berta Hölldoblera a Edwarda Wilsona, autorů známé knihy Cesta k mravencům, je sociální struktura Nothomyrmecia macrops poměrně jednoduchá: Malé kolonie zahrnují maximálně sto jedinců, hnízdo tvoří pouze jednoduché komůrky a dělnice se nečlení do specializovaných kast, ale všechny plní stejné úkoly. Královna se od nich významně neliší a také se o ni na rozdíl od klasických mravenišť nikdo příliš nestará. Nadměrná péče se pak nevěnuje ani vajíčkům.

Snadno si tedy můžeme představit, že podobně mohly vypadat první jednoduché kolonie druhohorních mravenců. Kromě popsaného druhu vykazují řadu primitivních znaků i australští buldočí mravenci rodu Myrmecia, jejichž zkoumání přineslo obdobné výsledky, přestože už mají poněkud složitější sociální organizaci.

Poslední krůček

K proměně ve společenské a spolupracující tvory samozřejmě nedošlo ze dne na den a přesná posloupnost jednotlivých kroků zůstává vinou propasti mnoha milionů let nejasná. Každopádně se musel původně samotářský hmyz začít z nějakého důvodu sdružovat a podle entomologa Žďárka existují dvě cesty, jak k tomu mohlo dojít – a sice rodinná a komunální. V prvním případě přestaly samičky opouštět své potomky, jak je to obvyklé u většiny hmyzu, a zůstávaly s nimi i po vylíhnutí. Komunální cesta naopak staví na předpokladu, že skupiny nevznikly z geneticky blízkých jedinců, nýbrž z jedinců nepříbuzných.

K pravé eusocialitě má ovšem pouhé utváření skupin daleko. V další fázi se patrně musela vyvinout společná péče o potomstvo a kooperace na získávání potravy pro kolonii. Jedinci už se nestarali pouze o vlastní vajíčka či další generaci, ale také o geneticky nepříbuzné ratolesti ostatních. Poté zřejmě následovala sofistikovanější dělba práce a pak už zbýval jen krůček k eusocialitě, jež kromě výše uvedeného obnáší i vznik plodných nebo neplodných kast a překrývání generací: Potomci matce pomáhali s péčí o sourozence, případně se starali také o ni. 

Za vším hledej geny

Co však některé jedince přimělo se nadobro vzdát možnosti rozmnožování, jež mělo znamenat vrcholný cíl života? Nad tím si v 19. století lámal hlavu už Charles Darwin a nakonec dospěl k vysvětlení, které se opíralo o příbuzenský výběr. Podle něj se za určitých okolností vyplatilo oželet plození vlastních potomků na úkor pomoci s výchovou ratolestí sourozenců či jiných příbuzných. Pro představu daného výběru i objasnění eusociality byla zcela zásadní myšlenka, kterou v roce 1963 vyslovil biolog William Donald Hamilton: Poukázal na specifickou vlastnost blanokřídlého hmyzu, v jehož případě se samičky rodí z oplozených vajíček, a mají tudíž dvě sady chromozomů – jednu od matky a jednu od otce; zatímco samci pocházejí z vajíček neoplozených, takže mají pouze jednu chromozomální sadu. Popsané určení pohlaví se označuje jako haplodiploidní.

Jelikož dcery dostávají výbavu od každého z rodičů, sdílejí s matkami polovinu genů, ale se sestrami jsou příbuzné ze 75 % (a s bratry z 25 %). Co z toho plyne? Že se sestrám nevyplatí plodit potomky, s nimiž by je pojilo pouze 50 % genů, neboť podporováním matky vzniknou další dcery, s nimiž si budou geneticky bližší. Zdálo se tak, že přinejmenším blanokřídlý hmyz je ke vzniku eusociality v podstatě předurčen, a Hamiltonovo vysvětlení se s různými modifikacemi a se silnou oporou v teorii sobeckého genu Richarda Dawkinse pokládalo dlouhá léta za neochvějné.

Sobectví se netoleruje

Problém tkví v tom, že haplodiploidní určení pohlaví nevysvětluje zrod eusociálního chování u skupin, kde mají samci i samice stejné zastoupení chromozomů – například u termitů či hrabošů. Proti hovoří rovněž skutečnost, že se samice mravenců často páří se dvěma nebo více samci, a dělnice jsou tudíž navzájem méně příbuzné než ze tří čtvrtin. Vůči teorii se v závěru života vymezil i její dřívější propagátor Edward Wilson: Podle něj představuje blízká genetická příbuznost důsledek eusociality, a nikoliv její příčinu.

Ať už je pravda kdekoliv, eusocialita se jeví jako mimořádně úspěšná životní strategie a zůstává s podivem, že se s ní v přírodě setkáváme jen u poměrně malého procenta druhů. Možná tak jejímu vzniku brání zásadní překážky spojené s osobností a rolí jedince: Pokud se kupříkladu ve spolupracující skupině objeví sobec a začne se množit na úkor ostatních, budou v takovém chování nejspíš pokračovat i jeho potomci a veškerá pospolitost vezme za své.

TIP: Příkladná hmyzí spolupráce: Proč na mravenčích dálnicích neexistují zácpy?

Eusocialita se tedy rozvinula a patrně dál rozvíjet bude pouze za specifických ekologických podmínek, v nichž spolupráce například při získávání potravy či obraně kolonie výrazně převažuje nad výhodami sobeckého chování. Výzkum nicméně zdaleka nekončí a náš pohled na tento fascinující jev se může v budoucnu ještě zásadně změnit.