Бактерии-симбионты производят феромоны для муравьиных троп

Исследователи из Университета Сан-Паулу (USP, Бразилия) обнаружили, что бактерия Serratia marcescens, входящая в микробиоту муравьёв-листорезов Atta sexdens rubropilosa, производит так называемые "феромоны тропы" — ароматические химические соединения, которые муравьи используют для прокладки пути к гнезду. Результаты опубликованы в Scientific Reports.

У этого вида муравьёв роль феромонов играют вещества из класса гетероциклических соединений — пиразины. Производство пиразинов микробиомом муравьёв наблюдалось более чем в одной колонии.

Исследование началось с поиска микроорганизмов, защищающих колонии муравьёв от паразитических грибов. Листья служат субстратом для выращивания гриба Leucoagaricus gongylophorus, которым питаются муравьи, но эта система уязвима для инфекций. Симбиотические бактерии производят соединения, убивающие паразитические грибы, не повреждая источник пищи.

В ходе экспериментов с колониями, собранными в кампусе USP, учёные изолировали все бактерии с поверхностей и из тел насекомых. При выращивании в лаборатории S. marcescens выделяла сильный аромат, похожий на запах муравьёв. Анализ летучих соединений методом газовой хроматографии-масс-спектрометрии (GC-MS) выявил пиразины, включая одну ранее не описанную в литературе молекулу.

Пиразины и бактерии были обнаружены в ядовитых железах муравьёв. Остаётся неясным, является ли синтез совместным: возможно, микроорганизм производит ароматические соединения, а муравьи запасают их в железах. В будущих исследованиях планируется удалить бактерии у муравьёв и проверить, продолжается ли производство соединений. Также группа намерена выяснить, наблюдается ли подобное явление у других видов муравьёв.

Схожий симбиоз у пчёл

Выращивание грибов для пищи или защиты — распространённая практика среди социальных насекомых. В 2015 году бразильские исследователи сообщили, что личинки безжалых пчёл Scaptotrigona depilis питаются нитями гриба, выращиваемого в расплодных ячейках. Без этой пищи немногие личинки выживают до взрослой стадии.

Более глубокое изучение этого симбиоза группой профессора Моники Талларико Пупо показало, что гриб из рода Zygosaccharomyces поставляет личинкам предшественник гормона линьки. С помощью флуоресцентной микроскопии и GC-MS учёные обнаружили, что преобладающим липидом в этом грибе является эргостерол.

Эксперименты in vitro доказали, что большинство личинок завершали морфогенез куколки, когда в личиночную пищу добавляли либо сам гриб, либо только эргостерол. Результаты в этих двух ситуациях были статистически эквивалентны. Личинки, получавшие только личиночную пищу без гриба, не достигали взрослой стадии. Был сделан вывод, что эргостерол действительно используется личинками для производства гормона линьки, что подтверждает зависимость этих пчёл от гриба.

Группа планирует исследовать, происходят ли аналогичные явления у других видов безжалых и жалящих пчёл.