Mravenčí královna se páří jednou za život, sperma jí pak vystačí na miliony vajíček

Představte si orgán menší než špendlíková hlavička, v němž panuje téměř absolutní tma, prakticky nulová hladina kyslíku a zásadité pH kolem 8,5.

Foto: Jan Tichý / Creative Commons / CC BY-SA 4.0.

Právě v tomto mikroskopickém rezervoáru, spermatéce, uchovává mravenčí gyna miliony spermií, které získala během jediného svatebního letu na samém počátku dospělosti. Žádné pozdější doplnění, žádné opakované páření. Jen precizní dávkování vajíčko po vajíčku, rok za rokem, někdy i po celá desetiletí.

Jak spermatéka udržuje spermie naživu celá desetiletí

Klíč k pochopení celoživotní plodnosti královny spočívá v biologii její spermatéky. Studie publikovaná v Scientific Reports roku 2023 ukázala, že uvnitř tohoto orgánu klesá koncentrace kyslíku na pouhých 0–0,3 %. Tak extrémně nízká hodnota spermie znehybní a zároveň dramaticky omezí oxidační poškození jejich DNA. Prostředí doplňuje vysoké pH spermatékové tekutiny, přibližně 8,5, a epitel bohatý na mitochondrie, který zásobuje buňky energií, aniž by je vystavoval volným radikálům.

Molekulární rozbory tkáně spermatéky odhalily zvýšenou aktivitu genů spojených s antioxidační ochranou, chaperonovými proteiny a membránovým transportem. Jde o sofistikovaný biologický systém, který spermie konzervuje v jakémsi stavu pozastaveného života. U běžného mravence obecného (Lasius niger) vědci naměřili průměrnou zásobu kolem 2,2–2,9 milionu uložených spermií, a královny tohoto druhu se dožívají až 29 let.

Srovnání s včelí královnou rozdíl podtrhuje. Včelí matka obvykle hospodaří se spermiemi dva až čtyři roky. Mravenčí gyna posouvá hranici skladování o řád výš, u řady druhů přes deset let, u některých i přes dvacet. Právě proto se mravenci stali modelem pro výzkum reprodukční dlouhověkosti, který podle přehledové práce v časopise Reproduction zajímá i vědce zkoumající lidské stárnutí.

Jedno vajíčko, jedno rozhodnutí: jak královna řídí pohlaví potomstva

Anatomicky je spermatéka napojena na vývod zakončený takzvanou spermatékovou pumpou. Při průchodu vajíčka vaječníkem královna buď uvolní kapku spermatékové tekutiny, nebo ji zadrží. Oplodněné vajíčko dává diploidní samici, budoucí dělnici či novou královnu. Neoplodněné vajíčko vyvine haploidního samce.

Celý systém funguje jako binární ventil s obrovskými důsledky pro kolonii. Dokud gyna disponuje funkčními spermiemi, rozhoduje o poměru pohlaví i o budoucnosti hnízda. Jakmile se zásoba vyčerpá nebo královna uhyne, kolonie ztrácí schopnost produkovat samičí potomstvo. Zbývající dělnice postupně hynou, nové nepřibývají. Trajektorie směřuje k zániku.

Pět českých druhů, pět odlišných strategií založení kolonie

V české fauně je aktuálně evidováno 113 volně žijících druhů mravenců. Všechny královny sdílejí tentýž princip jednorázového zásobení spermatéky. Co se zásadně liší, je způsob, jakým s touto zásobou vybudují novou kolonii. Pět běžných druhů to ilustruje názorně:

• Mravenec obecný (Lasius niger) – královna po svatebním letu v červenci či srpnu odhodí křídla, vyhloubí komůrku a založí kolonii zcela samostatně. První larvy živí sekretem vlastních rozpadajících se letových svalů.
• Mravenec žahavý (Myrmica rubra) – obývá vlhčí zahrady a břehy, kolonie mívají více královen současně. Polygynie snižuje riziko: pokud jedna gyna uhyne, další pokračují v kladení.
• Mravenec lesní (Formica rufa) – buduje kupovitá hnízda v lesích. Nové kolonie vznikají tak, že se část dělnic i s královnou oddělí, nebo prostřednictvím hostitelského druhu.
• Mravenec žlutý (Lasius flavus) – královna sama kolonii nezaloží. Musí proniknout do hnízda jiného druhu rodu Lasius a využít jeho dělnice jako startovní pracovní sílu.
• Mravenec otrokářský (Formica sanguinea) – podniká nájezdy na hnízda příbuzných druhů a odnáší kukly, z nichž se líhnou dělnice pracující pro cizí kolonii.

Každá z těchto strategií představuje jinou odpověď na totéž biologické omezení: královna má k dispozici jedinou, neobnovitelnou zásobu spermií a musí s ní vystavět celou fungující společnost.

Genetická pestrost kolonie závisí na počtu otců i královen

Jednorázové páření s sebou nese otázku genetické rozmanitosti. Pokud se gyna spáří s jediným samcem, všechny její dcery sdílejí tři čtvrtiny genů, což je mimořádně vysoká příbuznost, která posiluje altruismus dělnic, ale zvyšuje zranitelnost vůči parazitům a nemocem.

Část mravenčích druhů proto praktikuje polyandrii: královna se během svatebního letu spáří s několika samci. Více otců znamená geneticky rozmanitější dělnice. Druhá cesta ke stejnému výsledku vede přes polygynii, tedy více královen v jednom hnízdě, jak to běžně vidíme u Myrmica rubra. Obě varianty snižují příbuznost mezi sestrami a rozšiřují genetický repertoár kolonie.

Kdy v Česku sledovat svatební lety

Český kalendář rojení ukazuje sezónu od dubna do října. Vrchol připadá na červenec, kdy se rojí 79 ze 113 evidovaných druhů, a srpen se 77 druhy. V září stále létá padesátka druhů.

Takže pokud se vám na terase nebo u domu objeví mrak okřídlených mravenců, jde téměř jistě o přirozený rozmnožovací jev. Pohlavní jedinci opouštějí mateřské hnízdo, páří se ve vzduchu a oplodněné královny odlétají hledat místo pro novou kolonii. Celý výlet trvá obvykle hodiny, maximálně den. Stačí počkat a nechat je odletět. Řešit má smysl až situaci, kdy dělnice opakovaně proudí do konstrukce stavby nebo si v ní zřídí trvalé hnízdo.