Муравьи научились вычислять обманщиц по запаху

Ученые нашли в Амазонии муравьев, которые полностью избавились от самцов и живут настоящим женским монастырем. Его послушницы – сплошь клоны матки и занимаются выращиванием грибов, потеряв всякий интерес к противоположному полу.

Общественные насекомые продолжают преподносить сюрпризы, предъявляя ученым все новые и новые способы размножения. Совсем недавно японские исследователи обнаружили термитов, недолговечные королевы которых, дабы избежать инцеста в колонии, подсовывают королям для размножения свои точные копии – дочерей-клонов. Теперь выясняется, что и у муравьев клонирование играет куда более важную роль, чем считалось прежде.

Живущие в бассейне Амазонки муравьи-грибники Mycocepurus smithii напрочь отказались от сексуального размножения, и каждая рабочая особь в колонии является точной копией матки.

Обычно в муравьиных колониях, да и у некоторых других насекомых, из неоплодотворенных яиц вырастают самцы, которые бесцельно бродят по муравейнику, пока у них не вырастут крылья. После этого трутни муравьиного царства отправляются в единственный в своей жизни полет, который закончится впрыскиванием генетического материала в тело дочери матки какого-нибудь другого гнезда.

Лишившись цели в жизни, самец очень скоро умирает, а матка основывает новую колонию, по своему собственному усмотрению откладывая то неоплодотворенные яйца будущих самцов – векторов распространения своих генов, то оплодотворенные припасенным семенем яйца новых самок. Немногие счастливицы из них станут в будущем новыми королевами, а большая часть всю жизнь проработает на благо колонии, основанной матерью: все рабочие особи в муравейники – это дочери ее и того самца, что уже давно умер.

Как выяснили ученые из США, Австралии и Панамы под руководством Анны Химлер из Университета штата Аризона, M. smithii отказались от промежуточного звена размножения в виде летающих самцов. Все особи в этой трудолюбивой колонии – самки, и все они – точные копии матки и, соответственно, друг друга. В каком-то смысле амазонские муравьихи воплотили в жизнь мечту радикальных мужененавистниц, полностью избавившись от «бездельников», единственное назначение которых – продолжение рода.

Как призналась Химлер в интервью BBC, на этот удивительный факт ученые наткнулись случайно. Поначалу они занимались изучением основного занятия колоний – выращивания грибов и ролью отдельных особей в этом процессе. Замучившись искать в гнезде очевидных самцов, ученые провели ДНК-анализ попавшихся им особей и обнаружили, что, во-первых, все обследованные особи – действительно самки, а во-вторых, что они клоны матки.

После этого ученые обратили внимание на органы размножения матки и обнаружили, что

важнейший орган их полового размножения – копулятивная сумка, в которую у большинства муравьев перед образованием колонии поступает семя самцов, у M. smithii редуцирована до неспособности выполнять свою функцию.

«У социальных насекомых много способов размножения, но у этого вида выработался свой особенный тип», говорит аризонский энтомолог. Работа ученых опубликована в последнем выпуске Proceedings of the Royal Society B.

Пока Химлер и ее коллеги не могут сказать, когда возникло такое поведение, откуда оно появилось и какой от него прок. Чтобы разобраться с первым вопросом, ученые намерены изучить ближайшую родню M. smithii – их гены и регенеративное поведение; не исключено, что муравьи Смита окажутся не такими уж уникальными среди других амазонских грибников. Может быть, эти исследования помогут разобраться и с вопросом, откуда появилось такое размножение – вряд ли муравьихи способны перенять его от выращиваемых ими грибов, которые размножаются именно бесполым образом.

Самый же главный вопрос – зачем муравьям понадобилось такое поведение и что оно им дает. Ведь половое размножение возникло не случайно: в отличие от грибов насекомые – слишком сложные организмы, чтобы полагаться на случайные мутации для поддержания своего генетического разнообразия. А без генетического разнообразия положение муравьев очень нестабильно: если найдется один-единственный паразит, с которым не может справиться какая-то одна особь, им будет повержена вся колония.

Интересно будет разобраться и в том, как поддерживается порядок в колонии, и в деталях образования новых гнезд. Ведь если все самки в этом «женском монастыре» ни на грамм не отличаются ни друг от друга, ни от «настоятельницы», статус последней оказывается под вопросом. Сейчас ученые пытаются разобраться, как сестры живут и ладят.

©http://www.gazeta.ru/science/2009/04/15_a_2974193.shtml

Порядок и подчинение в колониях муравьёв поддерживают не только сигнальные запахи, но и звуки. Гусеница одной из бабочек научилась подражать «голосу» муравьиной матки и теперь живёт припеваючи. Рабочие муравьи кормят её даже собственными братьями и сёстрами.

За все успехи, которых им удалось добиться за 100 с лишним миллионов лет эволюции, муравьям стоит благодарить не только своё трудолюбие, но и чёткую организацию труда в колонии. Каждый из них чётко знает своё дело и беспрекословно подчиняется командам, которые муравьи посылают друг другу через запахи, вкус и прикосновения.

Но в этой силе муравьёв – и их слабость. Видам, которые научились эксплуатировать различные сигналы, не надо заботиться ни о пропитании, ни о крыше над головой, ни об уходе за потомством. Достаточно забраться в муравейник, и все хранимые там богатства оказываются в полном распоряжении паразита.

Число таких видов, кстати, оценивается приблизительно в 10 тысяч – немногим меньше 12,5 тысяч видов самих муравьёв. По сути, на каждого муравья – по своему социальному паразиту. И живут они вместе до тех пор, пока «язык» самих муравьёв не мутирует в такой степени, что они перестанут понимать команды паразита; тут последнему снова придётся адаптироваться.

Среди упомянутых 10 тысяч видов – и бабочка-голубянка Maculinea rebeli, которая бессовестно эксплуатирует мелких рыжих муравьёв вида Myrmica schencki.

Жизненный цикл M. rebeli весьма экстравагантен. Вылупившись из яйца и едва вкусив зелёных листьев, крохотные гусеницы падают с растений на землю и начинают пахнуть. Но пахнут они не от разложения или с досады, а для привлечения муравьёв M. schencki. Рабочие особи, снующие взад-вперёд по своим делам, принимают аромат гусениц за запах своих личинок и немедленно тащат паразита в муравейник, где он набирает 98% своего веса (в 50 раз больше, чем на вольных хлебах!), окукливается и остаётся вплоть до окончательного превращения в бабочку.

И надо признать, живётся там гусеницам неплохо. Их кормят, сколько те ни попросят, защищают от врагов и перетаскивают в безопасное место в случае каких-нибудь стихийных бедствий в виде потопа или разрушительного башмака.

Как-то даже слишком хорошо живётся гусеницам, практически по-королевски,

считают учёные из итальянского Турина и английского Оксфорда, опубликовавшие свою работу в последнем номере Science.

Они уже не первый год наблюдают за отношением муравьиных колоний к паразитам на горных склонах итальянского Пьемонта. И в процессе наблюдений выяснилось, что о личинках бабочки муравьи заботятся не то что не хуже, чем о своих собственных, а гораздо лучше. Будто это и не личинка вовсе, а матка – хозяйка муравейника, его главная и, как правило, единственная машина по откладке яиц.

Гусениц кормят самой питательной, уже пережёванной пищей, которую рабочие муравьи отрыгивают прямо в рот гусеницы, отмеченный сигнальными углеводородными молекулами муравьёв. Более того, в голодную годину рабочие муравьи не постесняются умертвить своих собственных не родившихся братьев и сестёр, пережевать их и предложить в пищу гусенице, как «Таракану» Чуковского. Такое поведение легко объяснимо в случае с маткой – в голодное время нужно заботиться о будущем и разумнее сохранить её, с тем чтобы в более благоприятные времена она нарожала ещё сестёр и братьев.

Учёные уверены, каким-то образом гусеница заставляет муравьёв поверить, что она и есть их матка. Однако как вообще M. schenki распознают свою матку? Этот вопрос окончательно не разрешён, и ответ на него оказался неожиданным:

муравьи узнают мать по голосу, и именно его звукам подражает паразит – будущая бабочка.

По признанию биологов, гипотезу подсказало сравнение реакции самих маток на помещённых рядом с ними гусениц. Живые паразиты вызывали крайне негативную реакцию – матки начинали нападать ровно таким образом, как дерутся всякий раз, когда в колонии происходит переворот (время от времени это должно случаться). А вот умерщвлённые и обездвиженные личинки, которые не должны были отличаться ни видом, ни запахом, никакой реакции не вызывали. Значит, имитировать матку гусеницы могли, лишь издавая какие-то механические сигналы. Нетрудно было предположить, что это звук.

Что муравьи умеют издавать звуки – не новость. У представителей половины муравьиных подсемейств есть даже специальные органы для «стрекотания» – маленькие «медиаторы» на переднем сегменте брюшка, которыми можно тереть по ребристой «гладильной доске» следующего за ним сегмента. Учёные записывали эти сигналы и раньше, но не догадывались сравнить, как отличается стрёкот маток от стрёкота рабочих, и считали, что эти звуки носят лишь вспомогательную функцию и нужны в экстренных ситуациях – например, для сигнализации о нападении.

Оказалось, однако, что это не так. Учёные записали звуки, которые издают матки и рабочие муравьи, и изучили сами «гладильные доски» с помощью электронного микроскопа. Как оказалось, у маток рёбра этих досок мощнее и расположены реже, отчего звук получается куда внушительнее, богаче обертонами и даже как-то «благородней», чем у рабочих муравьёв. Сравнить звуки можно с помощью аудиозаписей, сопровождающих публикацию в Science: «ария матки» и «ария рабочего» (aiff-файлы по несколько мегабайт).

Более того, звуки, которые издают гусеницы (и что ещё более поразительно – куколки), куда больше напоминают звуки маток, чем звуки рабочих пчёл. По утверждению авторов, в трёхмерном пространстве параметров (основной тон, частота повторов и длина импульсов) «арии гусениц» и «арии куколок» (aiff-файлы по несколько мегабайт) занимают ровно такое положение, чтобы вероятность спутать их с партией рабочих была минимальной, а с партией маток – максимальной.

Но решающий тест, конечно, поведенческий.

Когда учёные проигрывали рабочим муравьям с помощью миниатюрных динамиков все записанные песни, то на голос собратьев по социальному статусу они отвечали только заинтересованным постукиванием антенн по динамику – так муравьи обычно сигнализируют друг другу о готовности принять более информативный химический сигнал с секреторных органов стрекочущего. А вот когда им проигрывали арии маток и будущих бабочек, муравьи приближались к динамику и вставали по стойке смирно – так они ведут себя лишь по отношению ко всему самому ценному и священному в муравейнике.

Правда, чем именно стрекочут гусеницы и куколки, осталось загадкой. Учёные нашли на их теле вблизи нескольких сочленений покрытые миниатюрными зубчиками участки, способные, вероятно, издавать звуки нужной частоты. Однако доказать, что это и есть стридуляционный орган, пока не получилось. Как получится – его можно будет поискать и у других паразитов, эксплуатирующих муравьёв других видов.