Рабочий муравей тащит семечко Squamellaria к месту посадки
Общественные насекомые в некоторых отношениях намного опередили человека. Например, термиты освоили сельское хозяйство — разведение грибков на плантациях — 25 миллионов лет назад, задолго до того, как это открытие сделал человек разумный.
Другие общественные насекомые — муравьи — не отстают от термитов по находчивости. Специалисты-мирмекологи обнаружили на островах Фиджи неизвестный ранее вид муравьёв Philidris nagasau, который занимается совершенно удивительными вещами.
Муравьи Philidris nagasau освоили сельское хозяйство на более продвинутом уровне, чем термиты. По оценкам учёных, эти муравьи совершенствуют свои навыки фермерства миллионы лет. Насекомые не просто выращивают плоды дерева Squamellaria для питания, но живут в них. Судя по всему, это самая сложная форма сельского хозяйства среди всех животных, изученных к настоящему времени.
Дерево Squamellaria — представитель семейства мареновых. Представители этого семейства обычно богаты кофеином и другими алкалоидами. К этому же семейству принадлежит кофейное дерево. Хотя кофеин — это ядовитое вещество и мощный инсектицид, это не мешает муравьям поедать плоды Squamellaria и жить в них. Вероятно, в процессе эволюции они как-то приспособились к этому инсектициду или в Squamellaria просто мало кофеина.
Учёные считают, что симбиоз муравьёв Philidris nagasau и дерева Squamellaria является облигатным. Это такая форма симбиоза, при которой в естественных условиях популяции не могут существовать друг без друга. Доказательством является тот факт, что 100% исследованных экземпляров дерева Squamellaria шести видов (S. grayi, S. huxleyana, S. imberbis, S. major, S. Thekii, S. wilsonii) заселены муравьями Philidris nagasau. Они или обрабатываются рабочими особями, или являются местом расположения колонии. Всего исследовано 866 деревьев. С другой стороны, муравьи Philidris nagasau не встречаются больше нигде, кроме как на этих деревьях. Эти два факта указывают на облигатный характер симбиоза: то есть муравьи обязаны выращивать плоды данного вида и жить в них, иначе они жить не могут.
Примеры плодов Squamellaria, заселённых колонией муравьёв
Производственный цикл сельского хозяйства организован следующим образом. Муравьи находят семена Squamellaria и аккуратно высаживают их в трещинах коры дерева. По наблюдению учёных, муравьи ухаживают за ростками и долго ждут, когда растения вырастут. Затем муравьи удобряют их и ждут созревания плодов. Несмотря на длительные наблюдения, учёным так и не удалось заметить, каким образом муравьи удобряют растения. Они предполагают, что рабочие особи испражняются в доматий — маленькую полость у стебелька растения.
Удивительно, что в первые недели муравьи не получают никакой прямой выгоды от этих растений, так что уход за рассадой — это долговременная стратегия. Точно так же люди ухаживают за ростками овощей, точно зная, что в будущем получат урожай.
Муравьи каким-то образом обладают этим знанием долговременной стратегии. По мнению учёных, это врождённое качество. Дело в том, что мирмекологам и раньше были известны случаи, когда муравьи выращивают фрукты или обучаются строить колонию, используя подручные средства. Но в этих случаях такое поведение было приобретённым. Муравьи передавали знания несколько поколений, но рано или поздно это знание пропадало, так что колония не могла продолжать научно-исследовательскую деятельность, используя прошлые наработки. Приходилось всё начинать сначала, используя метод проб и ошибок.
В случае с муравьями Philidris nagasau ситуация другая. Этот вид занимается подобной деятельностью миллионы лет. Значит, подобная стратегия является у них врождённым навыком.
Жилые камеры, построенные муравьями внутри плода Squamellaria
После созревания плода муравьи собирают семена и высаживают их в других местах на дереве. Учёные определили, что из шести видов Squamellaria муравьи стараются выбирать семена определённого вида. Очевидно, более подходящего для жизни. В процессе созревания муравьи продолжают удобрять растение. В конце концов, они получают богатый сахаром плод в качестве пищи и место для жизни.
Это удивительный пример облигатного симбиоза между определённым деревом и определённым видом муравьёв. Учёные реконструировали эволюционную историю Philidris nagasau и выяснили, что эти два вида сосуществуют вместе, вероятно, три миллиона лет. К этому моменту и муравьи, и растение Squamellaria одновременно эволюционировали таким образом, что симбиоз стал возможным. У растения появилась специальная корневая система, позволяющая прорастать в трещинах коры деревьев. А муравьи освоили выращивание растений и строительство жилищ внутри плодов. Специалисты предполагают, что некоторые изменения в растении произошли в результате направленных мутаций и долговременной культивации, которую проводили муравьи.
Другими словами, за несколько миллионов лет упорной культивации муравьи случайно или специально вывели такую форму Squamellaria, которая наиболее удобна для жизни и самая вкусная. Таким же методом культивации до появления генной инженерии люди выводили наиболее предпочтительные сорта растений.
В дальнейшем учёные собираются детально изучить химическую сигнальную систему, которую используют муравьи для согласования своих действий во время сельскохозяйственной деятельности.
Упомянутые термиты и муравьи — не единственные существа, которые освоили сельское хозяйство. Например, муравьи-листорезы в Северной и Южной Америках примерно 10 млн лет назад начали выращивать в муравейниках грибы Leucocoprinus из семейства Agaricaceae, удобряя их милосферами из срезанной рабочими муравьями листовой пережёванной массы (муравьи рода Atta культивируют грибы рода Leucoagaricus (белошампиньоны), муравьи рода Acromyrmex — грибы Leucocoprinus (белонавозники)).
Научная статья опубликована 21 ноября 2016 года в журнале Nature Plants (doi: 10.1038/nplants.2016.181, pdf).
Автор: alizar
