Fænomenet arbejdsdeling er velkendt fra de sociale insekter, særligt myrer og bier, hvor et kastesystem betyder at nogle individer udelukkende er arbejdere, mens nogle få individer – dronningerne – står for reproduktionen.

Udefra ser dette system vældig effektivt ud, idet alle kender sin plads og har stærkt specialiserede funktioner - nogle arbejdere henter mad udenfor boet, andre rydder op, og atter andre passer afkommet. Ikke desto mindre har netop sociale systemer med arbejdsdeling været et af de helt store paradokser i evolutionshistorien. Det er fordi naturlig selektion virker på individer, samtidig med at det biologisk set handler om at videregive sine gener til næste generation.

Hvordan kan naturlig selektion så fremme et system hvor nogle individer helt opgiver egen reproduktion, for i stedet at hjælpe en dronning med at reproducere? Darwin var i allerhøjeste grad opmærksom på dette paradoks, som truede hele hans evolutionsteori. Sådan et system er endvidere under pres, fordi der er risiko for at nogle individer snyder, og undlader at udføre deres del af arbejdet, mens andre til gengæld må arbejde hårdere. Dette vil i længden få kooperativet til at bryde sammen og altså ikke være et stabilt biologisk system.

Familierelationer

Forklaringen på hvad der opretholder arbejdsdeling og et kastesystem med arbejdere og dronninger, er tætte familierelationer. Hvis man er i familie med dronningen, og dermed deler genkopier fra fælles forfædre, vil hendes døtre være arbejdernes niecer, og hvis blot der produceres nok af dem, vil alle disse niecer og de fælles gener som niecerne bærer, udgøre arbejderens bidrag til den efterfølgende generation. Groft sagt kan man sige, at man deler lige så mange gener med 4 niecer tilsammen som med én datter.

Hvis dronningen producerer mange flere niecer, end man selv ville kunne producere døtre, bliver systemet pludselig bæredygtigt, og det betaler sig at være steril arbejder. På trods af omfattende studier og mange videnskabelige undersøgelser der bekræfter denne slægtskabsteori, er den ikke desto mindre stadig kontroversiel, og det har for nylig medført udbredte diskussioner i et af de allerstørste videnskabelige tidsskrifter, Nature.

Fladorm

Indtil for nylig var arbejdsdeling bedst kendt fra netop de sociale insekter som også inkluderer termitter og nogle typer af bladlus, samt de kooperative fugle og pattedyr, som for eksempel halemejser og vilde hunde. Et nyt studie har nu for første gang påvist et tilsvarende kooperativt system i fladorm.

Visse fladorm - kaldet trematoder - lever som parasitter i andre dyr, som for eksempel snegle. De har en meget kompliceret livscyklus med forskellige larvestadier der er afhængige af at inficere en ny sneglevært. Studier af en fladorm der inficerer en marin Californisk snegl, har nu påvist et kastesystem, der indeholder reproduktiv kaste (den primære form) og en soldaterkaste (sekundær form, se Figur 1).

Figur 1.Fladorm Himasthla sp. (a) hvor den primære (tv) type er den reproducerende form, de ovale strukturer inden i fladormen er næsten fuldt udviklede larver i et særligt spredningsstadie (cercarier). Den sekundære (th) lille aflange type er soldaterformen, der ses i forstørret udgave på (b) ph=svælget, co= en krave, ap = en form for baglemmer.

Kilde: Proc. R. Soc. B 2011 278, 656-665

Genkende en slægtning

De to typer af fladorm adskiller sig fra hinanden både i udseende og adfærd. Soldaterne er mindre end den reproducerende form (Figur 1), idet soldaterne ikke skal producere æg. Til gengæld har soldaterne relativt større munddele der bruges som våben mod konkurrenter. Soldaterne udviser en aggressiv adfærd og angriber således både andre parasitter både af samme art som dem selv, såvel som helt andre arter (se Figur 2), og de beskytter altså den ressource som snegleværten udgør mod konkurrenter.

Soldaterne angriber sågar andre artsfæller hvis disse kommer fra en anden koloni (Figur 2 e), det betyder altså at de er i stand til at genkende deres ”egne” soldater fra ”fremmede” soldater der stammer fra en anden koloni end dem selv. Dette er også et vigtigt karakteristika for kooperative arter, de er ofte i stand til at kende ven fra fjende, hvilket er bemærkelsesværdigt når man i øvrigt ser helt ens ud og udfører samme typer opgaver.

Også dette fænomen er utrolig spædende, fordi det er noget af en udfordring at forstå hvordan en fladorm eller en arbejdsmyre kan genkende en slægtning fra en ikke-slægtning. Hos insekterne spiller sammensætningen af kemiske stoffer på dyrenes overflade formodentlig en stor rolle i genkendelse, mens genkendelse endnu ikke er undersøgt hos fladorm.

Det er nærliggende at tro, at fladorm har udviklet arbejdsdeling af samme årsager som de sociale insekter, nemlig for at sikre høj reproduktion fra den nært beslægtede primære form, og dette opnås bedst ved hjælp af monopolisering af ressourcen (snegleværten) og beskyttelse mod fjender fra soldaterne. Eftersom arbejdsdeling i fladorm først for nylig er blevet opdaget, mangler der stadig meget forskning for at afdække mulige paralleller mellem fladormene og andre kendte organismer med arbejdsdeling.

Figur 2.Den sekundære soldaterform af fladormen Himasthla sp.angriber både andre arter af fladorm samt artsfæller der stammer fra andre kolonier.  (a) En soldat er ved at sluge en anden art (E. californiensis), den øverste sorte pil viser hvordan den bagerste ende at fladormen ses I svælget på soldaten. (b) En soldat har flænset en reproduktiv fladorm og er ved at opsuge en af larverne. (c) en soldat er ved at angribe en soldat fra en anden art (Parorchis acanthus). (d) En soldat er ved at angribe en reproduktiv. (e) En Himasthla sp. soldat er ved at sluge en anden soldat af same art men fra en ubeslægtet koloni. Pilen viser hvordan offeret udfylder ca 40% af tarmen.