Как муравьи идентифицируют разных членов своего общества?
Учёные из Калифорнийского университета в Риверсайде выяснили, что муравьи общаются с помощью ряда углеводородных химических веществ, присутствующих на их кутикуле (внешнем покрове). Исследование, опубликованное в журнале Cell Reports, показывает, что муравьи, обладающие одним из крупнейших семейств генов обонятельных рецепторов среди насекомых, используют своё мощное обоняние для распознавания этих химических веществ и точной идентификации разных членов своего общества.
Ключевые механизмы распознавания:
- "Химический штрих-код": Кутикула каждого муравья содержит смесь нескольких углеводородных соединений. Точный состав этой смеси кодирует информацию о принадлежности к касте внутри колонии или о происхождении из другой колонии. Эти углеводороды действуют вместе как уникальный "химический штрих-код".
- Широкий спектр обоняния: Специализированные сенсоры на антеннах муравьёв способны чувствительно обнаруживать почти все углеводородные компоненты, даже с низкой летучестью. Эта способность к широкоспектральному обнаружению, вероятно, является особым свойством социальных насекомых.
- Роль летучести: Использование малолетучих кутикулярных углеводородов облегчает распознавание отдельных особей в тесной толпе колонии. Более летучий сигнал был бы сложен для ассоциации с конкретной особью и мог бы постоянно перегружать обонятельную систему в колонии.
Научные подтверждения и опровержения:
Исследование подтвердило, что для выполнения задач распознавания муравьи используют:
- Сложную систему обонятельных рецепторов (более 400 генов рецепторов запахов — крупнейшее известное семейство у насекомых).
- Замечательную способность к обучению и поведенческому различению близкородственных углеводородов.
Кроме того, работа опровергла преобладающую модель 2005 года, согласно которой рабочие муравьи могли чувствовать запах только углеводородов муравьёв из чужих колоний. С помощью чувствительного электрофизиологического анализа учёные установили, что муравьи действительно могут обнаруживать как "свои", так и "чужие" кутикулярные экстракты.
Перспективы исследования:
Учёные приближаются к определению функциональных ролей этих многочисленных рецепторов, в частности, к поиску обонятельных рецепторов, которые обнаруживают феромоны матки, регулирующей порядок в колонии.