Гусеница — поработитель муравьев

Все мы учи­ли бас­ню «Стре­ко­за и мура­вей», а неко­то­рые даже сочув­ство­ва­ли стре­ко­зе: она ведь погиб­ла от холо­да и голо­да, бед­няж­ка. Но ниче­го, за стре­ко­зу ото­мсти­ли бабоч­ки-голу­бян­ки Narathura japonica. Их личин­ки выде­ля­ют пита­тель­ные веще­ства, попро­бо­вав кото­рые муравьи обре­че­ны слу­жить гусе­ни­цам.

Рис. 1. Бабочка Narathura japonica (Википедия)

Рис. 1. Бабоч­ка Narathura japonica (Вики­пе­дия)

Семей­ство голу­бя­нок (Lycaenidae) насчи­ты­ва­ет око­ло 6000 видов, и боль­шин­ство из них в той или иной сте­пе­ни свя­за­но с мура­вья­ми: сосед­ству­ет с ними, вза­и­мо­вы­год­но сотруд­ни­ча­ет или пара­зи­ти­ру­ет. Эти свя­зи могут носить как факуль­та­тив­ный, так и обли­гат­ный харак­тер. Япон­ские уче­ные, про­фес­сор уни­вер­си­те­та Рюкю Казу­ки Цуд­зи (Kazuki Tsuji) и док­тор Маза­ру Ход­зё (Masaru Hojo), рабо­та­ю­щий сей­час в Уни­вер­си­те­те Кобо, иссле­до­ва­ли отно­ше­ния меж­ду голу­бян­кой Narathura japonica и мура­вья­ми Pristomyrmex punctatus [1]. Бабоч­ки N. japonica живут в дубо­вых лесах Япо­нии, Тай­ва­ня и Кореи. Они сотруд­ни­ча­ют с несколь­ки­ми вида­ми мура­вьев, и P. punctatus — один из них. Муравьи высту­па­ют в роли тело­хра­ни­те­лей, за что полу­ча­ют награ­ду: на верх­ней сто­роне тела гусе­ни­цы есть осо­бая экзо­крин­ная желе­за, дор­заль­ный нек­тар­ный орган (dorsal nectary organ), ДНО, выде­ля­ю­щий лако­мую смесь саха­ров и ами­но­кис­лот. Но мура­вьев при­вле­ка­ет к гусе­ни­цам не запах пита­тель­ных капе­лек, а лету­чий сек­рет одно­кле­точ­ных желе­зок, покры­ва­ю­щих кути­ку­лу гусе­ниц. Такие желез­ки есть прак­ти­че­ски у всех голу­бя­нок; выде­ля­е­мые ими моле­ку­лы защи­ща­ют насе­ко­мых от поте­ри воды, и каж­дый вид пах­нет по-сво­е­му. Одна­ко муравьи пре­крас­но отли­ча­ют паху­чий сек­рет N. japonica от запа­ха гусе­ниц дру­гих видов голу­бя­нок, не склон­ных к сотруд­ни­че­ству. И еще один аро­мат им нуж­но пом­нить. По сосед­ству с ДНО гусе­ниц рас­по­ло­же­ны тен­та­ку­ляр­ные орга­ны (tentacle organs), ТО. Это пара выво­ра­чи­ва­ю­щих­ся щупа­лец, кото­рые выде­ля­ют лету­чие веще­ства, при­зы­ва­ю­щие мура­вьев, если гусе­ни­ца в опас­но­сти. В ответ на выво­ра­чи­ва­ние ТО муравьи бро­са­ют­ся на защи­ту. Без­услов­но, когни­тив­ные спо­соб­но­сти мура­вьев про­шли жест­кий отбор, в резуль­та­те они спо­соб­ны запом­нить и раз­ли­чить мно­же­ство запа­хов, без чего вза­и­мо­дей­ствие с гусе­ни­ца­ми было бы невоз­мож­ным. Одна­ко пове­де­ние P. punctatus регу­ли­ру­ют не толь­ко запа­хи: муравьи не инте­ре­су­ют­ся гусе­ни­ца­ми N. japonica и не торо­пят­ся их защи­щать, пока не попро­бу­ют пита­тель­ный сек­рет ДНО.

Рис. 2. Муравьи Pristomyrmex punctatus не отходят от гусеницы голубянки (Hojo et al., 2015)

Рис. 2. Муравьи Pristomyrmex punctatus не отхо­дят от гусе­ни­цы голу­бян­ки (Hojo et al., 2015)

Этот сек­рет мура­вьев как буд­то заво­ра­жи­ва­ет: раз отве­дав его, они при­хо­дят к гусе­ни­цам сно­ва и сно­ва или про­сто сто­ят вокруг. Иссле­до­ва­те­ли пред­по­ло­жи­ли, что выде­ле­ния ДНО не про­сто кор­мят мура­вьев, но и каким-то обра­зом вли­я­ют на их пове­де­ние. Эту гипо­те­зу япон­ские иссле­до­ва­те­ли про­ве­ря­ли вме­сте с сотруд­ни­цей Музея срав­ни­тель­ной зоо­ло­гии Гар­вард­ско­го уни­вер­си­те­та Нао­ми Пирс (Naomi Pierce), кото­рая мно­го лет изу­ча­ет слож­ные отно­ше­ния голу­бя­нок с мура­вья­ми [2].

Уче­ные рабо­та­ли с лабо­ра­тор­ны­ми коло­ни­я­ми мура­вьев. По 50 рабо­чих осо­бей, нико­гда не встре­чав­ших гусе­ниц, поме­ща­ли в пла­сти­ко­вую коро­боч­ку, назы­ва­е­мую аре­ной. На одной арене мура­вьев ожи­да­ла гусе­ни­ца N. japonica послед­не­го воз­рас­та, на дру­гой гусе­ни­цы не было, а на тре­тью аре­ну поса­ди­ли гусе­ни­цу, у кото­рой ДНО зама­за­ли неболь­шим коли­че­ством лака для ног­тей. Пред­ва­ри­тель­но иссле­до­ва­те­ли убе­ди­лись, что лак, нане­сен­ный в неболь­шом коли­че­стве на тело гусе­ни­цы, не вли­я­ет на пове­де­ние насе­ко­мых. На всех аре­нах были ват­ка, про­пи­тан­ная 10%-ным рас­тво­ром саха­ра, для мура­вьев, моло­дые дубо­вые листья для гусе­ниц и вода.

Спу­стя трое суток уче­ные про­ве­ри­ли дей­ствие ДНО на локо­мо­тор­ную актив­ность мура­вьев. Для это­го по 10 осо­бей с каж­дой аре­ны пере­са­ди­ли в чаш­ку Пет­ри диа­мет­ром 4,5 см, дно кото­рой раз­де­ля­ла линия. Мура­вьям дава­ли осво­ить­ся на новом месте, а затем под­счи­ты­ва­ли, сколь­ко раз за 15 минут каж­дое насе­ко­мое пере­се­чет раз­де­ли­тель­ную чер­ту. Ока­за­лось, что муравьи, про­бо­вав­шие сек­рет ДНО, гораз­до мень­ше склон­ны бегать по чаш­ке, чем те, кто про­вел трое суток рядом с гусе­ни­ца­ми без ДНО или вовсе с ними не встре­чал­ся.

Сек­рет ДНО не толь­ко подав­ля­ет локо­мо­тор­ную актив­ность мура­вьев, бла­го­да­ря чему они все­гда рядом с гусе­ни­ца­ми, но и дела­ет их надеж­ны­ми тело­хра­ни­те­ля­ми. Иссле­до­ва­те­ли раз в три дня пере­са­жи­ва­ли по 10 рабо­чих мура­вьев с каж­дой аре­ны в чаш­ку Пет­ри с гусе­ни­цей, досе­ле не задей­ство­ван­ной в экс­пе­ри­мен­тах. Гусе­ни­цам, оче­вид­но, неком­форт­но, и они часто выво­ра­чи­ва­ют ТО. В самом нача­ле экс­пе­ри­мен­та все муравьи игно­ри­ро­ва­ли это дей­ствие, но спу­стя три и шесть дней рабо­чие, кото­рые успе­ли рас­про­бо­вать сек­рет ДНО, актив­но бро­са­лись на защи­ту сво­их под­опеч­ных, а муравьи из двух дру­гих групп по-преж­не­му оста­ва­лись без­раз­лич­ны к тре­во­гам гусе­ниц. Эти экс­пе­ри­мен­ты еще раз под­твер­ди­ли, что защит­ное пове­де­ние P. punctatus не врож­ден­ное, его вызы­ва­ет сек­рет ДНО.

Пове­де­ние насе­ко­мых опре­де­ля­ют био­ген­ные ами­ны (серо­то­нин, дофа­мин, окто­па­мин и тура­мин), поэто­му иссле­до­ва­те­ли пред­по­ло­жи­ли, что сек­рет ДНО вли­я­ет на пове­де­ние P. punctatus, изме­няя уро­вень био­ген­ных ами­нов в моз­ге рабо­чих мура­вьев. Ока­за­лось, что он дей­стви­тель­но суще­ствен­но сни­жа­ет уро­вень дофа­ми­на. Что­бы убе­дить­ся, что имен­но дофа­мин вли­я­ет на локо­мо­тор­ную актив­ность, рабо­чим осо­бям скарм­ли­ва­ли резер­пин, кото­рый подав­ля­ет транс­порт дофа­ми­на в синап­ти­че­скую щель. Ины­ми сло­ва­ми, у мура­вьев, накорм­лен­ных резер­пи­ном, дофа­мин не рабо­та­ет как ней­ро­ме­ди­а­тор. Резер­пин дей­стви­тель­но зна­чи­тель­но сни­жал локо­мо­тор­ную актив­ность мура­вьев.

Оче­вид­но, сек­рет ДНО гусе­ниц вли­я­ет на пове­де­ние мура­вьев через дофа­минэр­ги­че­скую систе­му. На уро­вень дофа­ми­на вли­я­ет потреб­ле­ние саха­ро­зы, а сек­рет ДНО у неко­то­рых видов голу­бя­нок саха­ро­зу содер­жит. Одна­ко, посколь­ку все муравьи в тече­ние экс­пе­ри­мен­та мог­ли в неогра­ни­чен­ном коли­че­стве полу­чать саха­ро­зу из дру­го­го источ­ни­ка, сек­рет ДНО сни­жа­ет уро­вень дофа­ми­на как-то ина­че; воз­мож­но, он содер­жит регу­ля­тор­ные пеп­ти­ды.

Отно­ше­ния гусе­ниц N. japonica и мура­вьев P. punctatus при­ня­то было опи­сы­вать как вза­и­мо­вы­год­ные: муравьи защи­ща­ют гусе­ниц в обмен на пищу. На самом же деле подоб­ные отно­ше­ния не так уж выгод­ны одной из сто­рон: гусе­ни­цам защи­та жиз­нен­но необ­хо­ди­ма, но муравьи без гусе­ниц не про­па­дут, посколь­ку у них есть дру­гие источ­ни­ки пищи. Да гусе­ни­цы и не мог­ли бы про­кор­мить такую ора­ву: это слиш­ком доро­гое для них удо­воль­ствие, тем более что коли­че­ство пита­тель­но­го сек­ре­та меня­ет­ся в зави­си­мо­сти от физио­ло­ги­че­ско­го состо­я­ния насе­ко­мых и внеш­них усло­вий. Кон­ку­рен­тов за вни­ма­ние мура­вьев мно­го, вра­гов мно­го, а гусе­ни­ца одна. Как ей обес­пе­чить посто­ян­ное при­сут­ствие тело­хра­ни­те­ля? И N. japonica нашли выход. Сек­рет их ДНО слу­жит не толь­ко пищей для мура­вьев, это свое­об­раз­ный нар­ко­тик, кото­рый уси­ли­ва­ет тягу мура­вьев к гусе­ни­цам и готов­ность их защи­тить. Вполне воз­мож­но, что пове­де­ние насе­ко­мых, кото­рое рань­ше счи­та­ли вза­и­мо­вы­год­ным, на самом деле чистей­ший пара­зи­тизм — гусе­ни­цы про­сто мани­пу­ли­ру­ют мура­вья­ми.

Ната­лья Рез­ник

1. Hojo M.K., Yamamoto A., Akino T., Tsuji K. , Yamaoka R. Ants Use Partner Specifc Odors to Learn to Recognize a Mutualistic Partner /​/​ PLoS ONE. 2014. 9(1): e86054. doi:10.1371/journal.pone.0086054

2. Hojo M. K., Pierce N. E., Tsuji K. Lycaenid Caterpillar Secretions Manipulate Attendant Ant Behavior /​/​ Current Biology. 2015 — http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.07.016

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *