Муравьи общаются через обмен жидкостью изо рта в рот
Жидкость, которой социальные насекомые делятся изо рта в рот, содержит белки и малые молекулы, способные влиять на развитие и организацию их колоний. Таковы новые данные, опубликованные в eLife.
Исследование Университета Лозанны (Швейцария) показывает, что муравьи-древоточцы Camponotus floridanus могут коллективно влиять на своё сообщество, меняя коктейль из белков, гормонов и других малых молекул, которые они передают друг другу и своему потомству изо рта в рот в процессе трофаллаксии.
«Пища передаётся каждому взрослому муравью и личинке через трофаллаксию. Это создаёт сеть взаимодействий, связывающую каждого члена колонии», — говорит старший автор Лоран Келлер, профессор кафедры экологии и эволюции.
«Многие исследователи рассматривают трофаллаксию только как способ обмена пищей, — добавляет профессор Ричард Бентон из Центра интегративной геномики, также старший автор работы. — Но трофаллаксия происходит и в других контекстах, например, когда муравей воссоединяется с сородичем после изоляции. Поэтому мы хотели проверить, содержит ли жидкость, которой обмениваются при трофаллаксии, молекулы, позволяющие муравьям передавать друг другу и другие химические сигналы, а не только пищу».
Чтобы ответить на этот вопрос, команда под руководством первого автора, постдока доктора Адри Лебёф, проанализировала жидкость, полученную от пар муравьёв, занятых трофаллаксией. Удивительно, но они идентифицировали большое количество белков, которые, по-видимому, участвуют в регуляции роста муравьёв, а также высокие уровни ювенильного гормона — важного регулятора развития, размножения и поведения насекомых.
Чтобы увидеть, какое влияние этот гормон оказывает на рост личинок, вскармливаемых через трофаллаксию, учёные добавили его в пищу муравьям, ухаживающим за личинками. Оказалось, что гормон вдвое повышал вероятность того, что личинки доживут до взрослой стадии.
«Это указывает на то, что ювенильный гормон и другие молекулы, передаваемые изо рта в рот по этой социальной сети, могут использоваться муравьями для коллективного принятия решений о развитии своей колонии, — говорит Лебёф. — Таким образом, когда муравьи кормят своих личинок, они не просто дают им пищу, они подают количественные "голоса" за свою колонию, вводя разные количества компонентов, стимулирующих рост, чтобы повлиять на следующее поколение.
Эффекты ювенильного гормона, которые мы наблюдаем, согласуются с предыдущими исследованиями на других муравьях и пчёлах, где личинки, обработанные аналогом этого гормона, как правило, развиваются в более крупных рабочих особей и даже маток».
Наряду с белками роста и ювенильным гормоном команда также идентифицировала в трофаллактической жидкости муравьёв-древоточцев малые молекулы и химические сигналы, помогающие им распознавать сородичей по гнезду. Они впервые продемонстрировали присутствие в жидкости химических сигналов, которые, как известно, важны для придания муравьям специфического запаха колонии, позволяющего отличать членов семьи от чужаков.
«В целом мы показываем, что жидкость, передаваемая между муравьями, содержит гораздо больше, чем просто пищу и пищеварительные ферменты, — добавляет Лебёф. — Наши данные позволяют предположить, что трофаллаксия лежит в основе частного канала связи, который муравьи используют для направления развития своего потомства, подобно молоку у млекопитающих».
«В более широком смысле это открывает возможность того, что оральный обмен жидкостями, например, слюной, у других животных также может выполнять ранее не предполагавшиеся роли».