Эволюционная история симбиозов тропических муравьев с растениями-хозяевами

Биологи из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана изучили эволюционную историю симбиозов тропических муравьев с растениями-хозяевами. Результаты показывают, что такие отношения не фиксированы, и первоначальные симбионты, вероятно, со временем вытесняются.

Тропические муравьи часто вступают в облигатные симбиозы с растениями-хозяевами, которые часто оказываются взаимовыгодными. Муравьи защищают своих хозяев от травоядных, а взамен получают уютные места для гнездования и обильный запас пищи.

Исследователи сосредоточились на муравьях подсемейства Pseudomyrmecinae (230 видов), 32 из которых существуют исключительно в тесной связи с определенными видами деревьев. Они гнездятся в специальных полостях (доматиях), предоставляемых растением, и получают от него пищу (нектар, пищевые тельца).

Реконструкция филогении симбиозов

Для выяснения эволюционной истории этих симбиозов ученые использовали данные последовательностей ДНК до 10 ядерных генов, чтобы построить филогенетические деревья как для муравьев, так и для растений. Применение метода молекулярных часов позволило определить временную последовательность дивергенции линий.

Сравнение деревьев показало, когда каждый вид муравьев мог сформировать симбиотические отношения. Результаты ясно демонстрируют, что такие партнерства не статичны.

• Чем древнее первоначальный симбиоз, тем выше шанс, что исходный симбионт будет вытеснен.
• Его ниша становится доступной для другого вида.
• Паразитические виды муравьев всегда оказываются филогенетически моложе доматий, в которых они живут. Они не происходят от первоначальных симбионтов, а являются «захватчиками»-генералистами.

«Наше исследование показывает, что некоторые роды растений изначально коэволюционировали с определенными группами муравьев, но те впоследствии были заменены другими представителями той же группы, которых, в свою очередь, вытеснили муравьи из совершенно другой группы», — говорит профессор Сюзанна Реннер.

В результате такой динамики случаи совместной диверсификации хозяина и симбионта можно четко продемонстрировать только для относительно молодых линий. Ученым удалось обнаружить совместную диверсификацию муравьев группы Pseudomyrmex ferrugineus и различных представителей рода акаций Vachellia. Этот симбиоз длится уже 5 миллионов лет, что в эволюционном плане не очень долго. Тем не менее, даже среди Vachellia есть виды, заселенные филогенетически более молодыми видами муравьев.

Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B.