Австралийские трипсы проявили терпимость к бездельникам

Австралийские трипсы Dunatothrips aneurae нередко живут колониями, которые состоят из нескольких самок, приходящихся друг другу сестрами, и их потомства. Если убежище этих насекомых, устроенное на черешках акации, повреждено, они пытаются его починить. Однако часть самок не участвует или практически не участвует в ремонте. Энтомолог Джеймс Гилберт проанализировал поведение таких особей и пришел к выводу, что они, вероятно, отказываются от работы просто потому, что слишком слабы для нее. При этом, несмотря на кажущуюся бесполезность уклоняющихся от труда трипсов, другие члены колонии относятся к ним и их потомству толерантно. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Journal of Animal Ecology.

Многие виды животных, от птиц до беспозвоночных, живут группами, состоящими из размножающейся пары и ее потомков или других родственников, которые не участвуют или практически не участвуют в размножении, но помогают заботиться о детенышах, искать пищу, строить и чинить жилище или отгонять врагов. Таких особей принято называть помощниками, хотя они нередко отлынивают от работы. Например, помощники могут отказываться от помощи размножающейся паре, потому что берегут энергию, дожидаясь момента, когда унаследуют ее статус в иерархии. В других ситуациях такие особи служат своеобразной страховкой. Они приступают к работе лишь в случае, если остальные помощники погибнут.

Энтомолог Джеймс Гилберт (James Gilbert) из Халлского университета решил изучить поведение отказывающихся от работы помощников на примере трипсов Dunatothrips aneurae — насекомых, которые населяют засушливые регионы Австралии. Эти крошечные существа, достигающие менее трех миллиметров в длину, живут на филлодиях — похожих на листья разросшиеся черешках — безжилковых акаций (Acacia aneura) и питаются клетками их эпидермы. Чтобы защититься от высыхания, они склеивают филлодии между собой похожими на шелк выделениями из конца брюшка, формируя укрытия — домицилии. Как правило, взрослая самка после спаривания строит такое убежище в одиночку, после чего теряет крылья и проводит в нем всю оставшуюся жизнь — до 60 дней. Однако примерно в 30 процентах случаев его создает группа из двух-семи самок, обычно родных сестер. В больших домицилиях размножаются все женские особи, однако в маленьких из-за недостатка места потомство приносит только одна из нескольких самок. При этом единственный вид заботы о потомстве, который проявляют эти трипсы, заключается в поддержании целостности домицилия.

Время от времени домицилии повреждаются ветром, поэтому трипсам приходится их чинить. Участие в восстановлении укрытия кажется выгодным для всех живущих в нем самок, поскольку оно повышает вероятность выживания их собственного потомства — или потомства их сестер, с которым они разделяют общие гены. Однако, как обратил внимание Гилберт, при повреждении домицилия его ремонтом занимаются всего одна-две особи из колонии, а остальные не принимают никакого участия в починке или делают это крайне неохотно. Чтобы выяснить причины подобного поведения, исследователь провел серию экспериментов. На первом этапе он выбрал 44 домицилия, в каждом из которых находилось от двух до восьми взрослых самок. В лабораторных условиях исследователь повреждал стенки укрытий, после чего помечал самок, участвовавших в ремонте, флуоресцентной краской. Спустя час он извлекал из домицилиев всех женских особей и проводил их вскрытие под микроскопом, чтобы оценить степень развития яичников. Проанализировав в общей сложности 142 самки, Гилберт пришел к выводу, что они чаще участвуют в ремонте укрытий, если в их яичниках есть развивающиеся или зрелые яйца. Это опровергло идея исследователя, о том, что размножающиеся самки перекладывают обязанности по починке домицилиев на неразмножающихся.

Затем Гилберт протестировал гипотезу, согласно которой самки, не участвующие в ремонте, служат резервом на случай гибели других сородичей. Для этого исследователь оценил вклад отдельных особей — а именно количество выпущенных ими шелковых нитей — во время починки 19 из 44 домицилиев. При этом он раз в час удалял самку, которая начинала трудиться первой, и наблюдал за тем, как это скажется на оставшихся. В результате выяснилось, что вклад женских особей в ремонт зависит от объема ооцитов (но не зрелых яиц): самки, у которых их было больше среднего, выпускали по 6-10 шелковых нитей в час; а те, у кого объем ооцитов был ниже среднего, всего по три-пять нитей в час. Удаление особей, которые первыми приступали к починке, никак не влияло на уровень усилий оставшихся. Таким образом, избегающие работы самки не находятся в резерве.

На следующем этапе Гилберт выбрал в полевых условиях 30 небольших домицилиев, в каждом из которых жило по две-три самки, и повредил их стенки. Понаблюдав за поведением насекомых в течение трех часов, он разделил их на участвующих и не участвующих в ремонте (в одних укрытиях находились только трудолюбивые особи; в других — только избегающие работы; а в третьих — особи обоих типов). Затем Гилберт извлек трипсов из домицилиев и вернул в одиннадцать из них по одной самке, которая участвовала в ремонте, а в восемь — по одной самке, которая избегала этой работы. В качестве контрольных групп использовались 46 домиков с единственной самкой и девять — с двумя самками (как трудолюбивыми, так и отказывающимися от работы). Стенки этих убежищ исследователь также повредил.

В течение следующего 21 дня Гилберт отслеживал состояние домицилиев. Трипсы из обеих контрольных групп и экспериментальной группы, состоящей из усердных работниц, завершили починку домиков в среднем за два дня. Самкам из экспериментальной группы, в которую вошли отказывавшиеся от работы особи, потребовалось на это в среднем четыре дня. При этом трипсы из экспериментальной группы, в которую вошли уклонявшиеся от труда особи, оставили меньше всего потомства. Более того, если суммировать среднюю плодовитость самок из обеих экспериментальных групп, то она окажется ниже, чем у их сородичей из контрольной группы, которые жили парами. Таким образом, отсутствие трудолюбивых самок не помогло избегающим работы сородичам занять их место и оставить больше потомства.

Результаты исследования показали, что самки трипсов D. aneurae, которые не участвуют в ремонте домицилиев, вопреки популярным гипотезам, не являются активно размножающимися самками или резервом на случай гибели других работников и не ждут возможности занять место сестер и принести больше потомства. По мнению Гилберта, избегающие работы самки слишком слабы (из-за мутаций или особенностей развития), чтобы самостоятельно строить укрытия и полноценно участвовать в размножении, поэтому им приходится жить в одних укрытиях с сородичами. Однако даже здесь им не под силу чинить поврежденные стенки. Таким образом, в колонии они выступают в роли паразитов — а их потомство выживает лишь благодаря усилиям других членов группы. При этом трудолюбивые самки D. aneurae толерантно относятся к слабым сестрам и никогда их не выгоняют (это касается и вселенцев других видов), предпочитая вместо конфликтов тратить силы на укрепление убежища — что идет на пользу всем его обитателям и их потомству. Впрочем, не исключено, что на самом деле отказывающиеся от работы самки трипсов все же выполняют некую роль в колониях: например, помогают избавляться от мусора или повышают влажность внутри укрытия за счет дыхания.

Помощники, которые отказываются помогать размножающимся сородичам, могут за это поплатиться. К такому выводу пришли японские зоологи. Они помешали цихлидам Neolamprologus savoryi помогать доминантным сородичам, чтобы спровоцировать агрессию последних — и это заставило помощников впоследствии лучше выполнять свои обязанности.