'Принцесс-феромон' сообщает муравьям, какие личинки станут матками

Для индийских прыгающих муравьёв (Harpegnathos saltator) стать королевой — вопрос времени.

Если личинка проявляет признаки развития в матку в неподходящее время, её физически принуждают остаться простой рабочей особью. Но те же сигналы в нужное время дают личинке доступ к ресурсам, необходимым для развития в матку. Учёные идентифицировали «принцесс-феромон», который сообщает колонии, когда личинка стремится к коронации.

«Люди изучают феромоны муравьёв более 50 лет, и почти всё, что мы узнали, касается того, как взрослые особи используют феромоны для общения друг с другом. Это один из немногих случаев — возможно, даже первый — когда мы обнаружили, что личинки муравьёв производят феромоны, влияющие на поведение колонии», — говорит ведущий автор исследования Клинт Пеник.

Каждый год, во время первых летних дождей, колонии H. saltator выращивают новое поколение маток. Те покидают колонию после созревания и отправляются в брачный полёт, спариваются с крылатыми самцами и основывают новые колонии.

Однако если личинка указывает на развитие в матку в неподходящее время года (например, в середине зимы), это проблема. Время для брачного полёта неподходящее, и личинка будет напрасно расходовать ресурсы колонии. Поэтому, когда рабочие муравьи обнаруживают зарождающуюся матку не вовремя, они её кусают. Стресс, вызванный укусами, заставляет личинку развиваться в рабочую особь.

«Рабочие также могут предотвращать развитие маток, если их формируется больше, чем колония может поддержать. С другой стороны, принцесс-феромон, выделяемый в нужное время, гарантирует, что рабочие будут способствовать развитию следующего поколения маток», — отмечает Пеник.

Исследователи поняли, что какой-то невизуальный сигнал передаёт информацию от личинок рабочим, наблюдая за их взаимодействием с внешне идентичными личинками.

Для расследования учёные изучили восковой слой на кутикуле личинок. Они взяли образцы с крупных личинок, явно готовившихся стать матками, и с мелких личинок, вероятно, будущих рабочих. Химический состав разных восковых слоёв оказался чётко различим.

Затем исследователи экспериментально перенесли восковой слой с личинок маток на кутикулу личинок рабочих. Следы от личинок маток было достаточно, чтобы рабочие стали относиться к мелким личинкам рабочих как к развивающимся маткам.

Кроме того, обработав личинок рабочих гормоном, известным как триггер развития матки, учёные смогли заставить их производить принцесс-феромон. Это также происходило, когда гормон давали личинкам самцов; самцы начинали производить феромон, хотя и не могли развиться в маток. Наличие одного только феромона было достаточно, чтобы спровоцировать агрессивное поведение рабочих даже по отношению к личинкам самцов.

«Сигналы, подобные принцесс-феромону, необходимы общественным насекомым. У муравьёв должен быть способ гарантировать, что в колонии достаточно рабочих, иначе все личинки могли бы развиться в маток и насекомое "общество" распалось бы. Вместо муравьёв вы получили бы что-то вроде колонии ос», — говорит Пеник.

Эта работа проливает свет на дифференциацию каст у этого вида и даёт больше понимания сложной эволюционной биологии, лежащей в основе поведения общественных насекомых. Учитывая, что H. saltator принадлежит к одной из древнейших линий муравьёв, этот механизм, вероятно, довольно распространён среди общественных насекомых, но необходимы дополнительные исследования, чтобы определить, существуют ли принцесс-феромоны у других видов.

Статья «A larval 'princess pheromone' identifies future ant queens based on their juvenile hormone content» опубликована в журнале Animal Behaviour.