Почему рабочие у муравьёв женского пола?
Причина в в особенностях их репродуктивной генетики.
Из неоплодотворенных яиц перепончатокрылых выводятся самцы, имеющие только один набор хромосом, называемый гаплоидным. Из оплодотворенных яиц рождаются самки, таким образом, они имеют два набора хромосом (диплоидны) .
Такая необычная форма размножения и способствовала развитию сложной социальной системы .У этих насекомых коэффициент отношений между сестрами равен 3/4, а между матерью и дочерью - 1/2. Это происходит потому, что сестры получают все отцовские гены и 1/2 материнских генов. Из-за таких особенных соотношений помощь матери в выращивании младших сестер служит генетическим интересам самки больше, чем выращивание собственного потомства.
Особенности гаплодиплоидного размножения объясняют и то, почему самцы перепончатокрылых ведут себя очень эгоистично -
самцы этих насекомых делятся на две группы — доминирующих бескрылых особей, обитающих внутри муравейника и оплодотворяющих королеву, и крылатых самцов, покидающих колонию через несколько дней после рождения. Как правило, в муравейнике может жить только один доминирующий самец — появление взрослого конкурента всегда сопровождается ритуальной битвой, в результате которой один или оба конкурента погибают. Доминирующие самцы в муравейнике регулярно инспектируют кладки яиц и помечают будущих конкурентов специальным химическим сигналом, который заставляет муравьев-рабочих уничтожать куколки молодых особей, воспринимая их в качестве агрессора, либо прокусывают куколки своих собратьев и тем самым убивая их. В случае, если молодой самец все же успел вылупиться, его старший «товарищ» пытается уничтожить его в первые два дня жизни ( в первые два дня жизни хитиновый панцирь юного муравья еще остается мягким, что позволяет доминирующей особи легко прокусить его и убить своего конкурента без особого риска для собственного здоровья )
Так как королева и доминирующий самец занимаются только воспроизводством, на долю самок приходится вся работа по уходу за семьей- больше некому ...
Действительно, как и рабочие пчелы, рабочие муравьи, являются самками.
Самцы же обычно с крыльями и единственная их функция - оплодотворение (после чего они гибнут) . Иногда самцы без крыльев (вид Cardiocondyla), и они ведут борьбу друг с другом (с летальным исходом) за молодых самок в материнском гнезде.
Для отряда перепончатокрылых Hymenoptera, характерен гапло-диплоидный механизм определения пола — гаплодиплодия. Пол насекомого определяется полученным числом хромосом. В данном случае все самки (в том числе и рабочие у общественных пчел, ос, муравьев) имеют диплоидный набор хромосом, самцы — гаплоидный, иными словами, клетки организма самки имеют в два раза больший набор хромосом чем у самца.
Гаплодиплодия имеет свои особенности, одна из них, заключается в том что у самца не может быть ни «отца» , ни «сына» , но могут быть «дедушка» и «внуки» .
В процессе оплодотворения самки, половые клетки самца попадают в специальный резервуар в теле самки — сперматеку, в которой они могут храниться на протяжении всей жизни самки. Сперматека имеет свои особенности, в частности она может открываться и закрываться, от этого зависит окажется ли яйцо оплодотворено или нет.
При созревании женской половой клетки — ооцита, как и все прочии клетки организма самки, имеет диплоидный набор хромосом, но для того чтобы эта клетка была способна к оплодотворению ей необходимо избавиться от половины собственных хромосом — стать гаплоидной (это и происходит в процессе мейоза) .
После того как клетка стала иметь гаплоидный набор хромосом, она может быть как оплодотворена так и нет. Когда сперматека в организме самки открыта, происходит слияние мужских и женских гамет — половых клеток и в этом случае женская половая клетка посредством мужской восстанавливает свой набор хромосом вновь становясь диплоидной, но уже с привнесенным генетическим материалом самца, из этих диплоидных яиц отложенных маткой будут развиваться все женские формы данного вида - самки, рабочие, солдаты.
В случае если сперматека окажется закрыта, самка воспроизведет неоплодотворенное яйцо, с гаплоидным набором хромосом, и из него будет развиваться самец. Таким образом самцы являются носителями генов матери, в отличии от своих сестер несущих гены как матери так и отца. Из этого следует что сестры (самки, рабочие, солдаты) разделяют между собой генома 3/4, 1/2 с матерью и только 1/4 с братьями, самцами.
Партеногенез — процесс при котором женские половые клетки развиваются без оплодотворения. Рабочие многих видов муравьев способны откладывать яйца, в зависимости от вида эти яйца могут быть как диплоидными так и гаплоидными, соответственно из них могут развиваться как женские так и мужские особи.