Личинки дубових ос використовують хімічну мімікрію, щоб маніпулювати мурахами.
Пройдіться дубовим гаєм наприкінці літа або восени, і ви помітите листя, усипане акуратними маленькими кульками, також відомими як галли. Кожна з них – це побудована рослиною "кімната", обернена навколо молодої оси.
Личинка знаходиться всередині, поки дуб нарощує стінки. Коли листя опадає, багато з цих гал опиняються на землі, і саме тоді проявляється несподіване партнерство, пише Earth.
Деякі мурахи ставляться до деяких із цих гал так само, як до насіння, за яке належить невелика плата у вигляді їжі. Вони несуть гали додому, відкушують "закуску" і залишають внутрішню камеру недоторканою.
Дослідники з Університету штату Пенсильванія та Університету штату Нью-Йорк розкрили раніше невідому взаємодію комаха-рослина-комаха.
Ця дивна звичка відкриває вікно у світ природи, показуючи, як сигнали формують поведінку, як розвиваються симбіотичні відносини між видами і як різні організми можуть приходити до однакових хитрощів.
Одного літнього дня 8-річний Хьюго Дінс помітив скупчення крихітних кульок розміром з дріб поруч із мурашиним гніздом під поваленим колодою у себе на задньому дворі. Він припустив, що це якісь насіння, бо саме так вони й виглядали.
Але його батько, Ендрю Дінс – професор ентомології в Університеті штату Пенсильванія – миттєво впізнав у них дубові галли, незвичайні рослинні нарости, спричинені комахами.
Чого він не зрозумів відразу, так це того, що ці маленькі галли були ключем до дивно складних відносин між мурахами, осами та дубами.
"Я думав, що це насіння, і дуже зрадів, бо не знав, що мурахи збирають насіння. Я завжди думав, що мурахи їдять залишки їжі та всяке таке по дому, – пояснив Хьюго, якому зараз 13 років. – Потім я зрадів ще більше, коли тато сказав мені, що це галли, бо він сам був у захваті. Я здивувався, що мурахи збирають галли, бо навіщо їм це робити?"
Це відкриття мало перевернути вікові уявлення про те, як взаємодіють рослини та комахи.
Біологи використовують слово мірмекохорія для позначення простого обміну між рослинами та мурахами. Це слово означає "розповсюдження насіння мурахами". Багато насіння має жировий придаток, який називається елайосомою.
Мурахи тягнуть насіння до свого гнізда, відкушують елайосому для їжі та викидають чисте насіння в безпечному місці. Рослина отримує транспорт і підходяще місце для проростання; мурахи отримують калорії.
"У мірмекохорії мурахи отримують трохи поживних речовин, коли поїдають елайосоми, а рослини отримують можливість поширити своє насіння у вільний від ворогів простір, – пояснив професор Дінс. – Це явище вперше задокументували понад 100 років тому, і його зазвичай викладають студентам-біологам як приклад взаємодії рослини та комахи".
Дослідники побачили ту саму схему з дубовими галами, створеними двома видами циніпідних ос – Kokkocynips rileyi та Kokkocynips decidua. Їхні гали розташовуються на серединних жилках червоного дуба і мають бліду шапочку.
Вони назвали цю шапочку "kapéllo", від грецького слова, що означає "шапка". На знімках крупним планом видно, як мурахи хапають kapéllo і забирають галлу, поки личинка чекає всередині.
Дінс і його команда розпочали дослідження в лісі штату Нью-Йорк, щоб перевірити, чи цінують мурахи гали так само, як справжні насіння, що поширюються комахами. Вони розставили на землі невеликі тарілки з двома видами "приманки": десятьма насінинами сангвінарії та десятьма галами K. rileyi.
Звичайний у тих місцях розповсюджувач насіння, мураха Aphaenogaster picea, прибула і спрацювала швидко. Приблизно за півтори години мурахи віднесли галли приблизно з тією ж швидкістю, що й насіння.
Повернувшись до лабораторії, дослідники помістили невеликі групи робочих особин Aphaenogaster у чашки Петрі та представили їм як насіння, так і галли, фіксуючи кожен рух. Вони підрахували дотики вусиками, перевірки щелепами та випадки перенесення.
Мурахи виявили порівнянний інтерес до обох предметів. Коли вони працювали з галами, вони в основному хапалися за капело; коли працювали з насінням, часто хапалися за елайосому.
Другий лабораторний тест досліджував джерело привабливості на прикладі K. decidua. У кожній чашці одночасно пропонувалися чотири варіанти: цілі галли K. decidua, тіла галлів K. decidua з видаленою шапочкою-kapéllo, окремо шапочка та галли іншого виду ос, у яких ніколи не утворюється kapéllo.
Мурахи практично ігнорували голі тіла галлів і неспоріднені контрольні галли. Вони зосередилися на ізольованих капельках і на цілих галлах, на яких все ще були надіті їхні "шапки". Ця закономірність прямо вказує на те, що приманкою служить саме kapéllo.
Мурахи слідують скоріше за хімією, ніж за зовнішнім виглядом. Попередні роботи з елайосомами показали, що кілька вільних жирних кислот діють як сигнали "підніми мене і неси", причому основну роль часто відіграють олеїнова, пальмітинова та стеаринова кислоти.
У цьому дослідженні команда проаналізувала капелло, решту галу, а також елайосоми та насіння двох видів рослин. Вони зосередилися на вільних жирних кислотах, оскільки саме ці молекули зазвичай відповідають за розпізнавання.
Газова хроматографія показала, що капелки містять багато з тих самих жирних кислот, що й елайосоми, включаючи лауринову, пальмітинову, олеїнову та стеаринову кислоти.
Загалом склад жирних кислот у kapéllo виявився набагато більше схожим на елайосому, ніж на звичайну тканину галла або тканину насіння. Це хімічне збіг допомагає пояснити, чому мурахи ставляться до капелюшків-kapéllo як до елайосом.
Мікроскопічні зрізи додали ще один нюанс. Капелюшок і тіло галла відрізняються за забарвленням – ознака того, що тканини містять різні сполуки. У міру дозрівання галла межа між kapéllo та іншою його частиною сильно здеревнюється.
Лігнін робить цей шов жорстким і створює вбудовану лінію розлому, щоб капело могло відокремитися від тіла галла, точно так само, як елайосоми відокремлюються від насіння. Форма відповідає функції.
У сукупності – поведінка, хімія та анатомія – докази вказують на конвергенцію. Рослини розвинули елайосоми на насінні. Паличники розвинули капітули на своїх яйцях.
Ці оси розвинули капелюшки-kapéllo на дубових галах, маніпулюючи ростом рослини. У кожному випадку невелике жирове придатку перехоплює управління поведінкою мурах і перетворює їх на безкоштовний транспорт та охорону.
На відміну від насіння, дорослі оси вміють літати, тому відстань не є головною перевагою. Ймовірний приз – це захист. Мурашині гнізда знаходяться під землею, захищені хімічно та наповнені антимікробними речовинами, які мурахи використовують для підтримки здоров'я.
Галл, що опинився в гнізді, може врятуватися від птахів, гризунів і паразитичних ос, які обшукують лісову підстилку. Він також може уникнути впливу грибків, що процвітають зовні, або протистояти їм.
Насіння, яке поширюють мурахи, становить лише невелику частину рослинного різноманіття, але дубові гали можуть вкривати лісову підстилку килимом. У деяких місцях їх історично використовували як корм для худоби.
Такий обсяг передбачає прихований потік "поширення" за посередництва мурах, який включає в себе не тільки насіння. Якщо мурахи реагують на специфічні хімічні сигнали, то будь-який організм – рослинний чи тваринний – здатний винести потрібні молекули на поверхню, може увійти в транспортну мережу.
Ця потрійна взаємодія – дуби, оси, мурахи – може формувати мікросередовища існування способами, які ми зазвичай не враховуємо.
Переміщення галів під землю змінює шляхи переміщення поживних речовин і потенційних патогенів, а також місця, де крихітні хижаки та паразити знаходять здобич. Це навіть змінює місця контакту мікробів із тканинами рослин.
Ці зрушення керуються нейрохімічними сигналами, і маленької капелюшки з правильною хімією достатньо, щоб запустити весь ланцюг у рух.
Цей неймовірний природний процес існував завжди, ховаючись у всіх на очах, але знадобилася цікавість 8-річного хлопчика, щоб це помітити і тим самим назавжди змінити підручники з біології.
Раніше УНІАН повідомляв, що одна з риб видає розряд у 800 вольт – і не шкодить собі.