Талантливый муравей талантлив во многом. Индийский прыгающий муравей Harpegnathos saltator способен совершать прыжки на 10 см в длину и 2 см в высоту и ловить при этом летающую добычу. Сам полтора сантиметра с кепкой, он может завалить животное вдвое больше себя. А еще он умеет скукоживать и раскукоживать свой мозг. У других насекомых мозг может увеличиваться или уменьшаться, но H. saltator – первое известное насекомое, у которого он пластичен в обе стороны. Эти необычные изменения происходят в процессе подготовки рабочей особи к воспроизводству по-королевски и возвращения ее к мирским обязанностям.
Обычно царская судьба предначертана муравьишкам с детства: некоторые личинки получают больше пищи и вырастают в сексуальных крылатых самок – «принцесс», которые после брачного полета основывают собственные колонии или остаются плодиться в материнских. В типичном муравейнике королева-матка является единственной самкой, производящей потомство. Живет она раз в пять дольше рабочей самки – лет до 20, а то и до 30 в отдельных случаях. Рабочие особи кормят ее, обслуживают и ублажают. Смерть королевы, как правило, означает скорую гибель всей колонии.
Но у H. saltator все устроено несколько иначе. После смерти королевы около 70% рабочих самок в колонии вступают в борьбу за корону. В течение месяца и дольше (до 40 дней) они тюкают антеннами друг дружку и кусают за голову, пока не останется пяток-десяток победительниц, которые получают право оплодотворять свои яйцеклетки спермой братьев (единственных доступных самцов), в то время как побежденные сестры возвращаются к своим рабочим обязанностям. Период, когда в колонии правила единственная матка, остался позади, на смену ей пришли гамэргаты – так называет себя эта новая элита. Монархия превратилась в олигархию, и впредь гамэргаты сменяют друг друга из поколения в поколение. Это теоретически делает колонию бессмертной, считает мирмеколог Клинт Пеник из Университета Кеннесо, штат Джорджия (США). По крайней мере в его лаборатории так оно и происходит.
Переход рабочей особи в состояние «замужней работницы» – так с греческого переводится термин «гамэргат» – сопровождается целым рядом поведенческих и физиологических изменений. Ее ядовитые железы уменьшаются, и при появлении чужаков она теперь не прыгает на них отважно, а робко съеживается и осторожно прячется. Она утрачивает ротовые придатки для сбора пищи и желание искать что-либо в принципе. Гнездо она больше не покидает и затворяется в мрачной подземной камере, куда рабочие особи приносят ей парализованную добычу на обед. Отношение к ней особое: когда гамэргатыня прогуливается величественно среди подданных, те расступаются пред ней и не забегают вперед нее, идут почтенно и медленно рядышком. Продолжительность ее жизни возрастает с обычных для H. saltator шести-семи месяцев до трех лет и больше. Яичники ее разбухают в пять раз по сравнению с первоначальными размерами, и самка превращается в вечнобеременную машину для производства яиц.
Пожалуй, самая удивительная перемена происходит у гамэргаты в голове: ее мозг за считаные недели уменьшается в объеме на 20–25% – это как если бы от вашего мозга откусили два больших яйца размером с теннисный мячик. Сильнее всего скукоживаются зрительные доли, что и понятно – в кромешной тьме подземелья зрение особо и не нужно. Также урезаются центральные участки, ответственные за сложные когнитивные процессы, такие как охота, оборона, ориентация в пространстве. Вероятно, все это является следствием перенаправления телесных ресурсов на воспроизводство – на яичники. Мозговая ткань энергетически затратна, и, хотя муравьиная мозгулечка сама по себе очень мала – всего около десятой доли кубического миллиметра, – каждая калория на счету, когда на кону выживание колонии.
Что еще более поразительно, процесс этот оказался обратим. Когда Пеник с коллегами изолировал гамэргат, оградив их от социальных сигналов, необходимых для поддержания сверхплодовитости, а затем возвратил в муравьиное общество, эти самки быстро превратились обратно в рабочих особей. Их яичники сдулись, ядовитые железы наросли, мозги раскукожились. Они снова начали прыгать на добычу и стали неотличимы от остальных своих сестер. «Я думал, они просто помрут, но через пару дней они полностью переключились в былое состояние, – рассказывает Пеник. – Удивительно видеть, как они сумели разверстать мозги до тех же самых размеров, что были у них прежде».
Мало кто из животных может похвастаться столь дикой пластичностью мозга в течение жизни. У певчих пташек области мозга, ответственные за пение, заметно набухают по весне, перед сезоном размножения, а после него сникают обратно. У обыкновенных бурозубок мозг сжимается к зиме, а карликовые многозубки лишаются значительной части корковых нейронов, что позволяет сохранить энергию во время спячки, но к лету у обеих землероек все восстанавливается как было. У насекомых, как было выше сказано, мозг может частично вырасти (у пчел) либо уменьшиться (у дрозофил), но эти изменения необратимы. Муравьи H. saltator в этом смысле представляют собой дивный прецедент.
В дикой природе полностью сформировавшиеся гамэргаты возвращаются к рабочему образу жизни только в крайнем случае, полагают ученые. Например, если колонию постигла внезапная беда – массовая гибель, природная стихия, наплыв чужеродных самцов. Для стабилизации колонии такая обратимость – сущая необходимость. Когда больше половины самок после смерти королевы вдруг оставляют свои рабочие обязанности и начинают сражаться между собой, потихоньку превращаясь в гамэргат, функциональность колонии падает. Но из всех этих сестриц лишь единицы в конечном счете получат привилегии царицы. Поэтому так важно, чтобы не добившиеся успеха самочки могли «отмотать назад» свою трансформацию, вновь отрастить себе мозги и заняться службой на благо колонии. В противном случае они могут застрять в кошмарном недогамэргатном лимбе – не в состоянии ни размножаться, ни работать. Другие муравьи не слишком благосклонно относятся к таким застряшкам: они кусают их до тех пор, пока те не станут вновь рабочими.
«Этот вид демонстрирует невероятную и даже уникальную пластичность как на стадии личинки, так и во взрослом состоянии, – уверяет Клинт Пеник. – И по этой причине он может быть модельным для изучения таких вещей, как эпигенетика и регуляция пластичности живых организмов, вплоть до самых до людей». И действительно, всегда хотелось понимать, что у замужних работниц происходит в голове.
Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Proceedings of the Royal Society B (Penick et al., 2021)
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 с активной ссылкой на эту статью. С уважением, Батрахоспермум.
Вас также могут заинтересовать статьи:
Муравьи привечали бактерий ради антибиотиков неоднократно и задолго до людей
Гусеницы голубянок зомбируют муравьиные колонии через взлом умвельта
Мозги сумчатых оказались пластичны, как зубная паста
Комментарии: