Трематоды завербовали новых солдат в свою армию
Американские ученые показали, что в местах, где конкуренция трематод высока, численность касты солдат в одной улитке больше, чем в более спокойных районах. Остается неизвестным, как устанавливается баланс между мирной и воинствующей группами — отдельно в каждой колонии или на уровне популяции. Статья опубликована в журнале Biology Letters.
Защита от внешних угроз энергозатратна, и любой организм должен максимально эффективно распределять свои ресурсы в пользу размножения или обороны. При высоком уровне опасности нет смысла заботиться о самовоспроизведении, и приоритет должен отдаваться различным формам защиты. Это утверждение применимо и к индивидуальным организмам, и к общественным. Так, можно предположить, что животные, формирующие организованные колонии (пчелы и термиты, например), будут менять количество солдат в зависимости от уровня внешней угрозы. Однако данные, которые свидетельствуют в пользу этой гипотезы, скудны.
Пример социальных животных, удобный для изучения, — трематоды, которые паразитируют на калифорнийских улитках Cerithideopsis californica. После попадания внутрь моллюска один червь многократно клонирует себя и формирует колонию, которая распространяется по всему телу улитки. Однако паразиты из других колоний могут попробовать инфицировать того же хозяина, и тогда возникает необходимость обороняться. Для этого у трематод есть две касты: особи, задача которых — размножаться, и защитники. Защитники в несколько раз мельче репродуктивных червей и имеют более крупный рот. Известно, что численность армии трематод может меняться, однако условия, влияющие на это, изучены недостаточно тщательно.
Группа ученых из Америки по руководством Эмилин Резетаритс (Emlyn Resetarits) из Университета Джорджии исследовала, зависит ли число воинов трематод от степени опасности их среды обитания. Для оценки уровня угрозы в той или иной географической точке они собрали и вскрыли 5520 улиток в 26 местах на западном побережье Северной Америки. Для каждой локации ученые подсчитали процент моллюсков, которые были заражены одним из шести видов трематод. На основе этого определили уровень опасности каждой точки для червей — чем больше улиток инфицировано, тем больше конкуренция за них и тем выше угроза для каждой отдельной колонии.
После этого ученые выбрали 168 колоний червей (одна улитка — одна колония), разрезали моллюсков на три части: мантию, среднюю часть и половые органы, где находится основная масса репродуктивных червей. В каждой трети подсчитали количество воинов и размножающихся особей. Исследователи предположили, что при возрастании угрозы количество защитников в мантии улитки, которая является линией обороны, будет увеличиваться.
В результате эксперимента авторы выяснили, что в зонах повышенной опасности число солдат, приходящихся на 1000 репродуктивных червей, существенно выше, чем в местах с меньшей конкуренцией. Это справедливо для пяти видов из шести, а отличие шестого вида от общей тенденции не подтверждается статистически.
Примечательно, что уровень угрозы не влиял на количество солдат, которые находились на «фронте», то есть в мантии улитки. По всей видимости, трематоды не используют стратегию вывода воинов на переднюю линию обороны, а лишь увеличивает общее количество защитников.
Понимание социобиологии трематод важно, так как они играют большую роль в своих экосистемах. Изучение этих паразитов может помочь узнать, как энергия распределяется в пищевых цепях, которые включают в себя червей, улиток, рыб и птиц. В дальнейшем авторы статьи планируют выяснить, самостоятельно ли каждая колония приспосабливается к уровню угрозы или же это происходит на уровне целой популяции.
Кроме трематод, на опасность реагируют и другие общественные животные. Например, при атаке хищника муравьи одной колонии собираются вместе и ведут себя, как единый организм, выбирая наиболее выгодную стратегию защиты.
Алиса Бахарева
Изучать на них магниторецепцию не получится
Исследователи из Великобритании и Германии на протяжении шести лет воздействовали суммарно почти на сто тысяч дрозофил магнитным полем и выяснили, что они не меняют свое поведение под действием этого поля и в целом никак на него не реагируют. Это опровергло результаты предыдущих экспериментов, где чувствительность мух к магнитному полю была доказана, — прошлые результаты ученые посчитали ложноположительными. Работа опубликована в Nature. Некоторые животные обладают магниторецепцией — например, перелетные певчие птицы мигрируют в основном по ночам и ориентируются по магнитному полю земли. Точно не ясно, как работает их внутренний компас, но основная гипотеза такая: в сетчатке из глаз есть криптохромы — светочуствительные белки, которые реагируют на магнитное поле, а в мозге — нейроны, которые обрабатывают информацию, поступающую с магниторецепторов сетчатки. Такую же способность ученые обнаружили и у летучих мышей. По некоторым данным, магнитное поле чувствуют и плодовые мушки дрозофилы (Drosophila). Криптохромы из их сетчатки реагировали на магнитное поле в экспериментах in vitro, а в других исследованиях [1, 2, 3] под действием магнитного поля их поведение менялось. Поэтому мух иногда используют как модельный организм, чтобы изучать магниторецепцию: геном дрозофил можно редактировать, и эксперименты над ними ставить проще, чем над птицами. Марко Бассетто (Marco Bassetto) из Ольденбургского университета имени Карла фон Осецкого и его коллеги из Великобритании и Германии решили проверить, на самом ли деле дрозофилы чувствительны к магнитному полю. Они воспроизвели несколько экспериментов на гораздо большей выборке и в более контролируемых условиях. Сначала они запустили мух в Т-образный лабиринт, к одному из рукавов которого было приложено магнитное поле с индукцией около 500 микротесла. Установку разместили в электромагнитно-экранированной камере в деревянном здании — в итоге фоновые радиочастотные поля сильно ослаблялись и не должны были повлиять на эксперимент. Дрозофил тестировали группами по 100 особей; предполагалось, что наивные мухи будут избегать рукава с магнитным полем (как это было в ранних экспериментах), а если научить их ассоциировать поле с наградой в виде сахарозы, то они станут предпочитать этот рукав. Однако ничего из этого не подтвердилось: и наивные, и обученные дрозофилы выбирали оба рукава с одинаковой частотой. А вот в контрольных экспериментах мухам удалось связать награду и запах. Всего ученые провели почти 1000 тестов и протестировали таким образом 97650 мух. Затем они поместили дрозофил в вертикальные пластиковые трубки, помещенные между двойными катушками. К одной из трубок было приложено магнитное поле с индукцией 500 микротесла, а к другой — нет. В таких трубках мухи обычно поднимаются, сопротивляясь земному притяжению, — это называется отрицательным геотаксисом (личинки некоторых насекомых, напротив, стремятся вниз, к земле). В предыдущих исследованиях под действием тусклого синего цвета и магнитного поля мухи поднимались медленнее. Здесь же ученые не обнаружили никакой разницы в скорости подъема мух в зависимости от наличия магнитного поля. Однако, как и в раннем эксперименте, под действием красного цвета дрозофилы поднимались медленнее, чем под действием синего (магнитное поле все еще не влияло). Затем ученые усовершенствовали экспериментальную установку и проверили в ней магнитные поля 0,90, 220 и 300 микротесла. Однако и тогда магнитное поле не влияло на скорость подъема насекомых. В предыдущих исследованиях также сообщалось, что магниточувствительность мух проявляется под действием более коротких волн света. Авторы проверили и это, но и здесь дрозофилы никак не реагировали. Авторы заключили, что дрозофилы, судя по всему, не способны ощущать магнитные поля околоземной силы (ниже 500 микротесла). А статистический анализ показал, что результаты ранних экспериментов были, вероятнее всего, ложноположительными: на это указывают небольшие выборки и низкая статистическая мощность. Таким образом, изучать магниторецепцию лучше на ночных мигрирующих певчих птицах. А ранее исследователи из Канады и США выяснили, что нейроны птиц, реагирующие на магнитное поле, активны только во время миграции. Во время ночного отдыха их активность снижается.