Уничтожение структуры гнезда муравьёв-жнецов делает их уязвимыми для патогенов.

от

Вредные рыжие муравьи-жнецы наносят ущерб побережью Мексиканского залива в США

Учёные из Университета Техаса в Остине разработали надёжный способ внедрения естественного патогена в колонии муравьёв-жнецов, что приводит к сокращению местных популяций и восстановлению других местных видов.

В недавней статье в журнале Journal of Animal Ecology исследователи описывают ключевые выводы, полученные в ходе лабораторных исследований, которые помогли им усовершенствовать свои методы.

Более десяти лет назад исследователи из лаборатории инвазивных видов UT обнаружили, что некоторые рыжие муравьи-жнецы во Флориде были инфицированы естественным патогеном, называемым микроспоридией. Этот патоген размножается внутри клеток муравьёв-жнецов и может передаваться только тогда, когда инфицированные взрослые рабочие муравьи ухаживают за развивающимися личинками.

Рыжие муравьи-жнецы образуют суперколонии, и все заражения на юго-востоке США имеют одинаковую генетическую идентичность суперколонии. Муравьи-жнецы из любого региона примут рабочих из любого другого места в своё гнездо в качестве товарищей по колонии. В принципе, передача этой болезни между заражениями должна быть такой же простой, как введение живых инфицированных рабочих из отдалённой заражённой локальной суперколонии в незаражённую локальную суперколонию.

Однако исследователи столкнулись с загадкой. На практике их попытки внедрить болезнь в незаражённые популяции муравьёв-жнецов в природе часто терпели неудачу, в то время как в лаборатории этот метод всегда работал.

Исследователи из лаборатории инвазивных видов UT обнаружили, что муравьи используют социальное иммунное поведение, чтобы предотвратить распространение почвенных грибов, убивающих насекомых, среди своих сородичей. ЛеБрун и его коллеги предположили, что муравьи-жнецы используют подобное поведение, чтобы предотвратить попадание инфицированных рабочих в ядро колонии и уход за личинками. Они подозревали, что сложность естественной архитектуры гнезда является ключевым отличием в передаче инфекции между лабораторией и полевыми гнёздами.

Пространственная организация гнёзд позволяет муравьям разделять рабочих, специализирующихся на разных задачах, таких как уход за потомством или удаление трупов, или сбор пищи, по отдельным зонам. Эта пространственная сегрегация рабочих может позволить социальному иммунному поведению изолировать больных особей на периферии и предотвратить распространение болезни в ядро колонии.

Простой тест подтвердил эту концепцию. Колонии, занимающие многокамерные гнёзда, смогли предотвратить распространение инфекции до развивающегося потомства, в то время как колонии в стандартных однокамерных гнездовых ящиках — нет.

«Это первая демонстрация того, что в муравьиных обществах пространственная структура гнезда имеет первостепенное значение, позволяя социальному иммунному поведению предотвращать распространение болезней до ядра колонии, где живут королева и потомство», — сказал Эдвард ЛеБрун, научный сотрудник отдела интегративной биологии UT в Остине, который возглавлял исследование. Это демонстрирует эффективность «архитектурного иммунитета».

Дальнейшие исследования выявили задействованные поведенческие механизмы. Инфицированные и неинфицированные муравьи-жнецы, внедрённые в колонию, ведут себя по-разному. Инфицированные муравьи-жнецы, внедрённые рядом с королевой, мигрируют на периферию гнезда, выполняя задачи по удалению трупов и сбору пищи, в то время как неинфицированные особи остаются вблизи ядра колонии. Кроме того, инфицированные особи самоизолируются, избегая групп других муравьёв.

Агрессивные взаимодействия также происходят между инфицированными и неинфицированными муравьями-жнецами. Потенциально неинфицированные муравьи распознают инфекцию. Эти, казалось бы, самопожертвующие модели поведения могут частично контролироваться рабочими в центре колонии. Кроме того, инфицированные рабочие предпочитают удалять мёртвые тела других инфицированных муравьёв, предотвращая контакт неинфицированных муравьёв с инфекционными агентами.

Многие из этих моделей поведения ранее наблюдались у муравьёв, защищающихся от внешне инфицирующих грибов. Однако это первая демонстрация того, что супероколониальные инвазивные муравьи также используют эти модели поведения и что они полезны против широкого спектра патогенов.

Подобно типам карантина и социального дистанцирования, которые человеческое общество использует для ограничения пандемий, у муравьёв есть набор сохранённых моделей поведения, которые они используют для защиты от патогенов в целом.

Группа изменила подход к внедрению патогена в незаражённые популяции муравьёв-жнецов в природе. Ранее инфицированных муравьёв вносили на тропы муравьёв, питающихся пищевыми ресурсами, или непосредственно в гнёзда, но с осторожностью, чтобы не повредить гнездо-хозяина. Теперь они делают наоборот.

«Сейчас мы поступаем так: мы разрушаем гнездо — просто разрываем его — а затем вносим инфицированных муравьёв», — сказал ЛеБрун. «Таким образом, все муравьи перемешиваются, им приходится искать новое место для жизни. И делать это они должны все вместе, как инфицированные, так и неинфицированные муравьи, что помогает преодолеть период самоизоляции и выполнения задач вблизи места внедрения».

«Эти результаты, а также другие, не описанные в статье, позволили нам достичь точки, когда мы можем очень надёжно внедрить этот патоген в незаражённые локальные суперколонии в полевых условиях», — сказал ЛеБрун.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте