Потеря полета принесла муравьям огромные преимущества, показывает новое исследование
Муравьи — одни из самых успешных групп животных на планете. Их успех традиционно связывают с социальной организацией, в то время как изучение индивидуальных особенностей рабочих особей было несколько упущено.
Исследователи из Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OIST) и Sorbonne University выяснили, почему отдельные рабочие муравьи так сильны. Они провели рентгеновскую съемку и создали 3D-модели грудного отдела (торакса), чтобы проанализировать мышцы и внутренний скелет. Исследование, опубликованное в Frontiers in Zoology, проверяло гипотезу, что потеря способности к полету у рабочих муравьев напрямую связана с эволюцией большей силы.
Эволюционная перестройка после потери полета
- Рабочие муравьи произошли от летающих насекомых. Полет накладывает жесткие ограничения на строение тела: летательные мышцы занимают более 50% объема груди, сжимая остальные мышцы.
- После утраты полета это пространство высвободилось. Исследователи предположили, что это позволило оставшимся мышцам расшириться и реорганизоваться.
Методология: от сканирования к 3D-моделям
- Используя передовую рентгеновскую технологию (аналогичную КТ, но с более высоким разрешением), ученые отсканировали внутреннюю и внешнюю анатомию двух неродственных видов муравьев, включая бескрылых рабочих и летающих маток.
- На основе сканов были созданы подробные 3D-карты всех мышц. Результаты подтвердили на более широкой выборке видов.
Результаты: «все прекрасно интегрировано в крошечном пространстве»
Как и предполагалось, потеря полета привела к явной реорганизации торакса у рабочих муравьев:
- Три группы мышц увеличились в объеме, что дало муравьям больше силы и мощности.
- Изменилась геометрия шейных мышц, поддерживающих и двигающих голову.
- Произошла модификация внутреннего крепления мышц.
Ключевое отличие от других бескрылых насекомых
Исследование выявило важный контраст: бескрылые осы, будучи одиночными насекомыми, отреагировали на потерю полета совершенно иначе. У муравьев же, как социальных насекомых, существовало эволюционное давление отбора на способность переносить пищу в гнездо для матки и сородичей, что и привело к описанной перестройке.
Значение и дальнейшие шаги
Это исследование проливает свет на ранее упускаемый аспект успеха муравьев. Как отметил профессор Эван Экономо: «Мы знаем, что одним фактором является социальная структура, но эта индивидуальная сила — еще один важнейший фактор».
Следующие шаги включают: