Поцелуи помогли муравьям стать солдатами

Международная группа ученых показала, что муравьи во время «поцелуев» передают друг другу ювенильный гормон, определяющий путь развития личинок. Статья опубликована в журнале eLife.

Муравьи и другие социальные насекомые (термиты, пчелы) часто обмениваются жидкостями ротовой полости. В ходе этого обмена — трофоллаксиса — взрослые насекомые обмениваются друг с другом и с личинками, которых они выращивают, пищей, хранящейся у них в специальном отростке пищевода — «общественном желудке», или зобе. Также в ходе трофоллаксиса насекомые передают друг другу запаховые метки, по которым они отличают членов своей колонии от чужих. Авторы статьи решили выяснить, используется ли трофоллаксис в каких-то еще видах химической коммуникации.

Для этого они собрали у флоридских муравьев Camponotus floridanus жидкость, которой они обмениваются друг с другом и с личинками в ходе трофоллаксиса. Состав собранной жидкости поранализировали с помощью масс-спектрометрии и секвенирования РНК. Оказалось, что, помимо «пищевых» белков, жидкость содержит различные микроРНК, белки иммунной системы, запаховые метки и ювенильный гормон. Последнее открытие особенно заинтересовало ученых, потому что ювенильный гормон — это главный регулятор развития у насекомых. Он способствует росту личиночных органов, тормозя метаморфоз и выступая антагонистом гормона экдизона, который стимулирует линьку и метаморфоз.

Авторы решили экспериментально проверить, какую функцию выполняет ювенильный гормон в трофоллаксисной жидкости. Для этого они давали группам из рабочих муравьев, выращивающих личинок, пищу, обогащенную ювенильным гормоном (тестовая группа) или обычную пищу (контрольная группа). В ходе трофоллаксиса рабочие муравьи передавали пищу личинкам. Оказалось, что личинки, получавшие обогащенную гормоном пищу, с вдвое большей вероятностью проходили метаморфоз и превращались в муравьев-солдатов — самых крупных из рабочих муравьев.

Это позволяет предположить, что муравьи-няньки (рабочие муравьи, выращивающие личинок) избирательно «кормят» личинок трофоллаксисной жидкостью с ювенильным гормоном — в зависимости от того, какой тип рабочих муравьев нужен колонии в данный момент. Тем самым рабочие муравьи определяют дальнейшую судьбу и состав колонии.

Муравьи живут сложными колониями, которые формируются вокруг одной или нескольких королев — репродуктивных самок. Большую часть населения муравейника составляют рабочие муравьи — бесплодные бескрылые самки. Кроме того, в колонии есть недолго живущие самцы, роль которых сводится к оплодотворению самок: вскоре после спаривания они погибают. Несмотря на то, что колонии обычно не могут существовать без королев, недавно в заброшенном ядерном бункере времен Холодной войны обнаружили колонию муравьев, состоящую исключительно из рабочих особей. Жизнь муравьиных колоний очень сложно координирована: например, при коллективной переноске тяжестей муравьи используют особую стратегию кооперации и смены ролей в команде, а в случае опасности они образуют единый «суперорганизм». 

Софья Долотовская