Муравьи привечали бактерий ради антибиотиков неоднократно и задолго до людей

Полсотни миллионов лет назад, когда эволюция человеческой линии пребывала лишь на стадии ранних омомиидов, муравьи из трибы Attini уже освоили сельское хозяйство. Они не гречу стали выращивать, не картошу и не рис – а пушистые белые грибочки, чтоб жилось сытнее и вкуснее. Но и на эту «сельхозкультуру» нашлась своя шальная «головня» – патогенный гриб, уничтожающий урожай трудолюбивых мурашей. А те не унывают, в новый симбиоз вступают – стали бактерий привечать, чтоб урожай от патогенов защищать. Актинобактерии Pseudonocardia выделяют антибиотики, усмиряющие грибное зло во имя сохранения грибного добра, и муравьи с радостью дают им размножаться у себя на теле, в специализированных фирменных кармашках экзоскелета, весьма уютных и полных необходимых для микробов ресурсов.

Каждая темная точечка на экзоскелете муравьиной королевы представляет собой крипту с симбиотическими бактериями. Фото: Richard Noll, Hongjie Li.

Эти структуры, известные как крипты, издавна интригуют ученых. До сих пор все были убеждены, что они появились однажды у общего предка муравьев Attini. Однако новое исследование специалистов из Висконсинского университета в Мадисоне (США) показывает, что происходило это по меньшей мере трижды в разных линиях независимо. Постоянная угроза со стороны патогенов несколько раз толкала эволюцию муравьев в одном и том же направлении – к развитию стильных кармашков и укреплению дружбы с полезными бактериями.

Исследователи проанализировали 69 видов муравьев, реконструировали эволюционное древо на основе их ДНК и пришли к выводу, что партнерство с бактериями возникло вскоре после зарождения муравьино-грибного фермерства. На раннюю эволюцию симбиоза намекали и предыдущие научные работы, но теперь прям точно стало все ясно понятно. Древние следы симбиоза можно даже воочию наблюдать сквозь застывшую смолу янтаря – в некоторых образцах из Доминиканской Республики возрастом 15–20 млн лет обнаружены муравьи-фермеры с признаками домиков для бактерий на теле.

Пузырики на нижней стороне тела миоценового муравья-грибковода из доминиканского янтаря – предположительные следы жилищ, в которых селились симбиотические бактерии. Фото: Hongjie Li.

Рассмотрев изображения электронного микроскопа с высоким разрешением, ученые выяснили, что крипты и другие структуры, способные дать приют актинобактериям, имеются у большинства современных видов муравьев-грибководов. У видов рода Myrmicocrypta, которые сохранили многие черты морфологии и поведения предков, бактерии Pseudonocardia живут на лапках и антеннах в определенных местах, но без привязки к каким-либо специализированным структурам. А вот специальные кутикулярные структуры, такие как крипты и бугорки, присутствуют у представителей трех разных линий муравьиной трибы Attini.

Но не у всех. Некоторые виды утратили их в процессе эволюции, а вместе с ними потеряли и друзей-микробов. Для грибководов, обитающих в аридных зонах, патогенные грибы не представляют угрозу, поэтому от услуг актинобактерий такие муравьи отказались. Тем более что разводить их и кормить – довольно дорогое удовольствие: на это уходит до четверти энергетических запасов муравья. Вообще кутикулярные домики для бактерий свойственны в большей степени королевам и рабочим самкам, а у самцов они недоразвиты или вовсе отсутствуют, отмечают авторы исследования.

Муравей, почти полностью покрытый симбиотическими бактериями. Вот это дружба! Фото: Alex Wild.

Интересно, что большую часть антибиотиков, применяемых в медицине, люди получают от той же группы бактерий – актинобактерий. Подружиться таким образом с этими микробами человечество придумало, как обычно, значительно позже муравьев. Наши антибиотики несовершенны – вредоносные бактерии со временем развивают устойчивость к ним. Так что нам есть чему поучиться у шестиногих коллег, которые используют актинобактерий для защиты от патогенов уже десятки миллионов лет – и делают это весьма успешно.


Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: PNAS (Li et al., 2018)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем только рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Бактерии-симбионты спасают яйца гавайского моллюска от грибка
Этот муравей грызет живое дерево и пасет безногий скот
На попке наездника растет муравьиный бюст


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение