Caste totipotency and conflict in a large–colony social insect

Abstract

In most social insects with large, complex colonies workers and queens are morphologically quite distinct. This means that caste determination must occur prior to adulthood. However workers and queens in the swarm-founding epiponine wasps are often morphologically indistinguishable, or nearly so, suggesting that caste determination in these wasps could be quite different. To determine the extent of caste lability in the epiponine, Parachartergus colobopterus, we removed all the queens from one colony and all but one from another colony. Worker aggression diminished after queen removal. A week later the colony with no queens had a new, young cohort of mated queens. These must have been either adults or pupae at the time of queen removal, and so could not have been fed any differently from workers. Relatedness patterns confirmed that these new queens would normally have been workers and not queens. A model of inclusive fitness interests shows that workers ought to suppress new queen production, except at low queen numbers, a prediction supported by our empirical results. The patterns of social conflict over queenship resulting from swarm founding in a many-queen society may help to explain the unusually weak caste differentiation in the epiponines.

Lifetime monogamy and the evolution of eusociality

“…R. Soc. B (2009) before larval pupation (Strassmann et al 2002). This is consistent with founding new colonies by multiple females (swarm founding), which precludes lifetime monogamous parenting (Boomsma 2007).…”

“…This implies that largely totipotent helpers (Strassmann et al 2002) reap considerable indirect fitness benefits through sex ratio biasing (Boomsma & Grafen 1991) in a social system that is cyclically monogamous (Queller et al 1993;Hastings et al 1998). This highly successful clade of wasps with perennial nests even managed to decouple swarm production from queen production ).…”

Comportamento, atividade e interações sociais entre rainhas e operárias de Metapolybia docilis (Vespidae: Polistinae: Epiponini)

“…6). O controle reprodutivo observado é exercido pelas rainhas e operárias dentro das colônias para suprimir a produção de novas rainhas e aumentar o parentesco entre as rainhas velhas e entre a progênie das rainhas velhas (operárias) (Queller et al 1993citado em Hastings et al 1998); a produção de novas rainhas só será favorecida quando o número de rainhas velhas for muito baixo (Strassmann et al 2002). O comportamento de teste DD foi observado com maior frequência na colônia C1 do que em C2 (Fig.…”

“…Por exemplo, em algumas espécies da tribo têm sido encontradas rainhas e operárias significativamente distintas em suas proporções corporais e pouco no tamanho geral, indicando determinação pré-imaginal das castas não baseada exclusivamente no tamanho corporal (Pseudopolybia difficilis Jeanne, 1996; Apoica pallens Jeanne et al, 1995;várias espécies de Agelaia e Polybia entre outros gêneros Noll et al, 2004;Noll & Wenzel, 2008). Entretanto, essa diferenciação pré-imaginal não está presente em todos os epiponíneos, pois foi identificada diferenciação de castas após o período larval (pós-imaginal) nos gêneros Parachartergus (Strassmann et al, 2002;Mateus et al, 2004) e Angiopolyibia pallens (Gelin et al 2008). Devido à variação encontrada dentro das espécies de Epiponini, Noll et al (2004) propõem quatro síndromes de discriminação de castas: 1) sem casta (onde não há diferenças no tamanho ou forma associados com a reprodução); 2) castas fisiológicas somente; 3) rainhas maiores, mas com a mesma forma; 4) rainhas com formas diferentes.…”

“…Um menor parentesco também poderia levar a conflitos pela postura de ovos de machos porque as operárias estão mais relacionadas com seus filhos do que com os filhos das outras fêmeas da colônia (Queller e Tóth 2002). Devido à possibilidade de existir tais conflitos, o controle reprodutivo dentro da colônia pode decorrer tanto das interações entre rainhas, como também pelas interações entre rainhas e operárias (Hastings et al 1998, Herman et al 2000, Strassmann et al 2002, Noll e Wenzel 2008.…”