Муравьи-листорезы впервые обнаружены с биоминеральной броней

Ученые обнаружили, что хорошо известный муравей-листорез выращивает собственную биоминеральную броню — защитную особенность, ранее неизвестную в мире насекомых. Исследование, опубликованное во вторник, показывает, что эта броня делает муравьев почти непобедимыми в бою.

Биоминеральная броня встречается в природе у ракообразных, таких как омары, а также у других морских животных (например, иглы морских ежей содержат карбонат кальция), но ранее не была обнаружена у насекомых.

Исследователи наткнулись на это открытие, изучая взаимоотношения между муравьями-грибоводами вида Acromyrmex echinatior и производящими антибиотики бактериями, которые помогают им защищать свои "посевы".

Они заметили, что у более крупных рабочих муравьев, известных как "майоры", есть "беловатое, зернистое покрытие" на поверхности тела, как сообщил соавтор работы Кэмерон Керри, профессор бактериологии Университета Висконсин-Мэдисон.

Он сказал, что ведущий автор отчета, опубликованного в Nature Communications, Хунцзе Ли "заинтересовался этими кристаллами" и обнаружил, что это биоминеральный слой, который развивается по мере взросления муравьев, увеличивая твердость их экзоскелета и покрывая почти все тело.

Хотя исследователи не знают наверняка, зачем муравьям эта необычная броня, Керри сообщил AFP, что они подозревают, что это во многом связано с солдатами другого вида муравьев-грибоводов, Atta cephalotes.

Эти два вида часто вступают в территориальные "муравьиные войны", которые ученые смоделировали в лабораторных условиях.

"Когда майоры Acro лишены своей брони, солдаты Atta быстро разрезают их на куски, буквально", — сказал Керри. — "Когда же у них есть броня, они переходят от почти постоянных поражений в битвах к почти постоянным победам".

Авторы обнаружили, что преимущества биоминерализованного экзоскелета выходят за рамки превосходства в войнах. Их исследования показывают, что он также помогает защитить муравьев от заражения патогенным грибком Metarhizium anisopliae, который в противном случае мог бы быстро распространиться по их густонаселенным колониям.

Редкая, как зубы морского ежа

Считается, что муравьи начали вести грибковое "сельское хозяйство" около 60 миллионов лет назад в Южной Америке. Около 20 миллионов лет назад эта практика стала более "индустриализированной" с появлением видов муравьев-листорезов, таких как Acromyrmex echinatior и Atta cephalotes, живущих в больших сложных колониях и собирающих свежую растительность для выращивания своего гриба.

Колонии Acromyrmex echinatior могут состоять из сотен тысяч крупных и мелких рабочих муравьев. "Крупные занимаются срезанием и переносом листьев, а также участвуют в войнах и битвах с другими муравьями", — сказал Керри. — "Мелкие занимаются садоводством".

Колонии Atta больше, состоят, возможно, из миллионов муравьев, с рабочими до семи разных размеров, включая солдат для "обороны и муравьиных войн".

Исследователи обнаружили, что броня Acromyrmex echinatior состоит из высокомагниевого кальцита. Это более редкая форма биоминерализации, при которой повышенная твердость из-за магния, как полагают, помогает им перемалывать известняк.

Учитывая, что броня была обнаружена только что у относительно хорошо изученного вида муравьев, исследователи заявили, что этот тип биоминеральной защиты может быть более распространен в мире насекомых. Однако Керри отметил, что, вероятно, это будут более распространенные у морских животных (вроде омаров) кальцитовые биоминералы, а не высокомагниевый кальцит брони муравьев и зубов морских ежей. "Эти муравьи во многих отношениях довольно особенные", — добавил он.