Pogonomyrmex Californicusの社会的多型集団の進化ゲノミクス

背景：社会昆虫は、種間と種の間で社会組織でかなり異なります。カリフォルニアのハーベスターアリ、Pogonomyrmex Californicus（Buckley 1867）では、コロニーは一般的に設立され、単一の女王（Haplomerosis、Primary Monogyny）が率いています。しかし、カリフォルニア（米国）の一部の集団では、無関係な女王は、設立中（胸膜症）だけでなく、植民地の生涯（原発性多年度）を通じて協力しています。この複雑な社会的ニッチ多型の遺伝的構造と進化的ダイナミクス（Haplometrosis vs Pleometrosis）は未知のままです。 結果：ハプローム測定集団の個人を腫瘍測定集団の個人と比較する人口ゲノミクスを使用した、そのゲノム基礎と進化の歴史の最初の分析を提供します。私たちは、観察された社会的ニッチの多型と隔離された最近進化した（200 k未満）、8 MBの非再結合領域を発見しました。この地域は、他の社会的多型アリ種の社会的多型の根底にあるスーパージェンといくつかの特徴を共有しています。ただし、以前に説明した社会的スーパージェンとの顕著な違いも見られます。特に、スーパージェーンとの連携がない4つの追加のゲノム領域は、多腫瘍集団の選択的スイープの署名を示しています。これらの領域内では、たとえば、ヒストン修飾（Chameau）およびDNAメチル化（DNMT1）を介したエピジェネティックな調節に重要な遺伝子が見つかります。 結論：全体として、我々の結果は、この種の社会的形態は、潜在的な若いスーパージェーンを含む多遺伝子形質であることを示唆しています。ただし、これらの遺伝的違いが代替の社会表現型の根底にあるか、遺伝的ドリフトを通じて出現したかどうかを最終的に解決するには、単一集団のハプロ測定および胸痛を標的とするさらなる研究が必要です。

BACKGROUND: Social insects vary considerably in their social organization both between and within species. In the California harvester ant, Pogonomyrmex californicus (Buckley 1867), colonies are commonly founded and headed by a single queen (haplometrosis, primary monogyny). However, in some populations in California (USA), unrelated queens cooperate not only during founding (pleometrosis) but also throughout the life of the colony (primary polygyny). The genetic architecture and evolutionary dynamics of this complex social niche polymorphism (haplometrosis vs pleometrosis) have remained unknown. RESULTS: We provide a first analysis of its genomic basis and evolutionary history using population genomics comparing individuals from a haplometrotic population to those from a pleometrotic population. We discovered a recently evolved (< 200 k years), 8-Mb non-recombining region segregating with the observed social niche polymorphism. This region shares several characteristics with supergenes underlying social polymorphisms in other socially polymorphic ant species. However, we also find remarkable differences from previously described social supergenes. Particularly, four additional genomic regions not in linkage with the supergene show signatures of a selective sweep in the pleometrotic population. Within these regions, we find for example genes crucial for epigenetic regulation via histone modification (chameau) and DNA methylation (Dnmt1). CONCLUSIONS: Altogether, our results suggest that social morph in this species is a polygenic trait involving a potential young supergene. Further studies targeting haplo- and pleometrotic individuals from a single population are however required to conclusively resolve whether these genetic differences underlie the alternative social phenotypes or have emerged through genetic drift.