Растения-«кондоминиумы» поддерживают мир между убийственными соседями-муравьями

Исследование необычных растений с отдалённого тихоокеанского острова проливает свет на важный экологический вопрос: как неродственные и антагонистические партнёры могут формировать долгосрочные взаимовыгодные отношения с одним хозяином.

Учёные, изучающие муравьиные растения (Squamellaria) на Фиджи, обнаружили механизм, с помощью которого растение-хозяин поддерживает мир между жильцами, которые в иных условиях убили бы друг друга.

Предоставляя отдельные камеры внутри постепенно увеличивающегося клубня — каждая со своим входным отверстием снаружи, но без связи с соседними камерами — растение Squamellaria предотвращает конфликты между несколькими видами муравьёв, которые его кормят и называют домом.

Исследование Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Даремского университета (Великобритания) опубликовано в журнале Science.

«Наше исследование показывает, что компартментализация — одно из решений, — сказал первый автор работы Гийом Шомицки из Даремского университета. — Важность разделения очевидна из смертельных конфликтов, которые вспыхивают, когда убирают перегородку между разными видами муравьёв, живущих в соседних отсеках. Но эти отсеки эволюционировали не для блага муравьёв — нет, это для собственного блага растения. Потому что чем больше муравьёв живёт внутри клубня, тем больше питательных веществ для растения».

Взаимовыгодные симбиотические отношения (мутуализм) часто включают один вид-хозяин и несколько партнёров. Теория предсказывает, что неродственные партнёры могут вступать в дестабилизирующий конфликт из-за конкуренции за ресурсы хозяина.

В случае Squamellaria специализированные муравьи активно «выращивают» растение: сажают его семена и удобряют проростки своими экскрементами, а затем селятся в полостях (домациях), которые формируются на растении. Без муравьёв, помещающих семя в трещину коры, Squamellaria (эпифит) не может прорасти в кроне деревьев тропического леса.

Открытие раздельного проживания

Во время полевых работ в 2014 году в заповеднике Вайсали Гийом Шомицки обнаружил в одном клубне Squamellaria wilkinsonii (диаметром около 20 см) две отдельные колонии муравьёв разных видов. Это наблюдение стало толчком для нового исследования.

Эксперименты и результаты

• Устранение перегородок: Удаление разделительных стенок между «апартаментами» с помощью скальпеля (помещение разных колоний в прямой физический контакт) немедленно приводило к конфликту, в котором рабочие сражались насмерть.
  • Учёные зафиксировали высокую смертность рабочих в обеих колониях в течение 25 минут после удаления перегородки.
• Питательные эксперименты подтвердили, что растения получают питательные выгоды от нескольких видов муравьёв, живущих в их отсеках.
• Компьютерная томография стала ключом к открытию компартментализации домаций.

  «Просто рассекая домации, невозможно понять, какие камеры соединены, а какие изолированы. Это открытие пришло при построении 3D-моделей на основе данных КТ-сканирования», — отметила старший автор работы Сюзанна С. Реннер.

Значение открытия

Результаты раскрывают механизм снижения конфликтности, который позволяет хозяевам использовать преимущества нескольких неродственных симбионтов.

«Уникальность Squamellaria в том, что мы можем напрямую визуализировать то, что давно предсказывала теория — что неродственные партнёры будут конфликтовать, конкурируя за ресурсы хозяина, — сказала Сюзанна Реннер. — Но здесь у нас также есть простая и высокоэффективная эволюционная стратегия для смягчения этих конфликтов: компартментализация. Таким образом, несмотря на свою уникальность, эти симбиозы Squamellaria и муравьёв освещают старую общую проблему в экологии и эволюции межвидовых взаимодействий».