Жуки-блестянки обманом отняли еду у муравьев
Жуки могут добывать пропитание, «обворовывая» муравьев, доставляющих еду в свои гнезда. К такому выводу пришла международная группа биологов, которая изучила клептопаразитизм среди муравьев-древоточцев и жуков-блестянок. Ученые выяснили, что блестянки выслеживают древоточцев по следам выделяемого ими секрета, а затем копируют сигнал, которые используют муравьи, когда просят еду друг у друга еды. Работа опубликована в журнале PLOS One.
Муравьи-фуражиры (взрослые особи, «работающие» добытчиками пищи) могут использовать сложные маршруты для добывания провизии. Представители вида пахучих муравьев-древоточцев (лат. Lasius fuliginosus) используют для эффективного построения маршрута специальный секрет (вещество, содержащее феромоны и помогающее животным метить территорию), который помогает им ориентироваться в пространстве и сообщать о местонахождении сородичам. Их маршруты могут составлять в длину до 30 метров и являются одними из самых оживленных среди путей, которые формируют другие муравьи: фуражиры этого вида переносят нектар не только для пропитания своего потомства, но и для его использования в качестве материала для строительства гнезд. Большая популяция фуражиров-древоточцев привлекает внимание мирмекофилов — животных, обитающих совместно с муравьями и зависящих от них в вопросах пропитания. Среди мирмекофилов древоточцев наиболее распространены жуки-блестянки (лат. Amphotis marginata): выслеживая маршруты древоточцев, они следят за фуражирами во время процесса добычи и «обманывают» их, получая еду. Первая информация о клептопаразитических отношениях между этими двумя видами появилась еще в середине прошлого века в работах немецких ученых, однако систематическое изучение подобной интеракции было проведено только сейчас.
Авторы новой работы изучили образ жизни колоний пахучих муравьев-древоточцев в лабораторных условиях. Для этого они построили специальную систему обитания, содержащую формикарий (искусственный муравейник) и отдельное место для добывания пищи. Два блока такой системы были соединены «коридором», в котором муравьи выстраивали свои маршруты. Для отслеживания маршрутов некоторых фуражиров кормили кармазином — пищевым красителем, который выделяется вместе с секретом муравьев, окрашивая его. Еда муравьев также была помечена радиоактивным изотопом фосфора. Использование радиоактивного изотопа помогло ученым выяснить отток еды от фуражиров к жукам: так, результаты показали, что, в среднем, 24 процента всей провизии, добываемой муравьями, крадут блестянки.
Исследователи изучили несколько параметров поведения муравьев-древоточцев и их мирмекофилов, жуков-блестянок. Сначала они проверили, действительно ли секрет, выделяемый муравьями, привлекает жуков: для этого ученые использовали растворенный в гексане экстракт, полученный из измельченных голов и частей толстого кишечника муравьев. Ученые выяснили, что жуков в лабораторной среде экстракт привлекает на 40 процентов чаще, чем обычный раствор гексана, использованный в качестве контрольного условия. После этого ученые поместили жуков в систему обитания к фуражирам пахучих муравьев-древоточцев и других видов муравьев. Наблюдение показало, что жуков-блестянок значительно чаще привлекают предпочитаемые ими древоточцы: для сравнения, блестянки на 55 процентов чаще приближались к древоточцам, чем к мелким рыжим муравьям (лат. Myrmica rubra), и на 41 процент чаще, чем к черным садовым муравьям (лат. Lasius niger).
Кроме того, исследователи изучили важные аспекты клептопаразитизма. Они выяснили, что процесс забирания еды у муравья проходит следующим образом: жук-блестянка «перехватывает» муравья-фуражира на пути к гнезду и приближается к нему. Фуражир, в свою очередь, либо быстро скрывается от жука, либо остается для дальнейшей интеракции с новым для него объектом, что позволяет жуку использовать лапки для того, чтобы украсть еду муравья из его желудка.
Также ученые выяснили, что жук добывает провизию не только при помощи интеракции с фуражиром: подобравшись поближе к колонии, жук-блестянка дожидается, когда фуражир передаст провизию муравью-строителю, и забирает еду у него.
Форма жука-блестянки делает его идеальным клептопаразитом с хорошо развитым защитным механизмом: при попытке атаки со стороны муравья, жук зацепляется когтистыми лапками за землю так, чтобы муравей не смог его перевернуть. Когда муравью удается перевернуть жука на спину (в таком положении он наиболее уязвим), муравей-фуражир отрывает его лапки.
При успешном взаимодействии, муравей касается головы жука внешней частью своей ротовой полости, что также служит сигналом о том, что фуражир готов отдать еду. По мнению ученых, это указывает на то, что жуки копируют сигналы муравьев, которые используются ими с целью попросить еду. Для того, чтобы достать пищу из желудка муравья, блестянка использует свои когтистые лапки — они же помогают ему защищаться в случае атаки со стороны фуражира.
Колонии муравьев представляют собой интересный объект для исследования. В нашей заметке вы можете узнать о том, как представители одной колонии могут спасать друг друга в случае ранения. В другой заметке вы также можете прочитать о том, как муравьи строят башни — и используют себя в качестве строительного материала.
Елизавета Ивтушок
С помощью модуляции дофаминовой сигнализации
Американские ученые разработали аденоассоциированный вирусный вектор, который несет ген, кодирующий человеческий глиальный нейротрофический фактор (GDNF). Введение этого вектора макакам-резусам с симптомами алкоголизма снижало вероятность злоупотребления алкоголя в течение года. Как сообщается в журнале Nature Medicine, такое изменение в поведении сопровождалось нейрофизиологическими модуляциями дофаминовой сигнализации в прилежащем ядре, которая обычно страдает при хроническом употреблении алкоголя. Несмотря на то, что расстройства, связанные с употреблением алкоголя, наносят огромный экономический и социальный ущерб, существует лишь несколько эффективных фармакотерапевтических средств. При этом не существует подходов, которые бы непосредственно воздействовали на лежащие в основе адаптации нейронные контуры, которые формируются при длительном употреблением алкоголя и лежат в основе алкогольной зависимости. Команда ученых под руководством Кристофа Банкевича (Krystof Bankiewicz) из Университета штата Огайо исследовала, как на эти схемы мог бы повлиять глиальный нейротрофический фактор (GDNF), поскольку известно, что он принимает непосредственное участие в регуляции дофаминергических нейронов (они непосредственно связаны с развитием алкоголизма). Для этого авторы разработали аденоассоциированный вирусный вектор, который несет ген, кодирующий человеческий GDNF. Поскольку неспособность длительно отказываться от алкоголя и неспособность сократить количество потребляемого алкоголя выступают двумя основными проблемами у людей с алкогольной зависимостью, ученые смоделировали такое поведение у макак. Они многократно повторяли циклы ежедневного опьянения с последующим воздержанием от алкоголя. Когда необходимые паттерны поведения были достигнуты, макаки-резусы четыре недели пили воду вместо этанола. Затем каждой обезьяне в мозг вводили либо экспериментальный, либо контрольный вектор. Через два месяца макакам возобновили доступ к алкоголю на четыре недели. В общей сложности ученые шесть раз повторили циклы принудительного воздержания и повторного введения алкоголя, чтобы смоделировать подобные циклы. Экспериментальный вектор значительно снижал потребление алкоголя в периоды повторного введения алкоголя в течение года (р ≤ 0,001). Причем у макак из экспериментальной группы наблюдалось снижение максимальной дозы потребляемого алкоголя уже в первый день после абстиненции (р ≤ 0,0001). Магнитно-резонансная томография и гистологические исследования тканей мозга показали, что лечение вектором с GDNF восстанавливало дофаминергическую функцию в прилежащем ядре, которая обычно снижена в мезолимбической системе после хронического употребления алкоголя. Повышенная экспрессия GDNF увеличивала доступность и использование дофамина в пути вознаграждения макак до значений, сравнимых со здоровыми макаками. Это доклиническое исследование показывает возможность нового подхода к лечению алкоголизма — с помощью генной терапии. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение подробного профиля безопасности препарата у животных. Недавно мы рассказывали, что тягу к алкоголю (и другим веществам) можно зафиксировать с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии.