Для индийских прыгающих муравьев (Harpegnathos s altator) стать королевской особой нужно вовремя.
Если личинка подает признаки созревания в матку в неподходящее время, ее физически преследуют, заставляя оставаться скромным работником. Но те же сигналы в нужное время дают личинке доступ к ресурсам, необходимым ей для процветания и развития в качестве королевы. Теперь ученые определили «феромон принцессы», который сообщает колонии, когда личинка муравья стремится к коронации.
«Люди изучают феромоны у муравьев уже более 50 лет, и почти все, что мы узнали, касается того, как взрослые муравьи используют феромоны для общения друг с другом», - говорит Клинт Пеник, исследователь из Северной Каролины. Государственный университет и ведущий автор этого исследования.«Это один из немногих случаев, а может быть, даже первый, когда мы обнаружили, что личинки муравьев производят феромоны, влияющие на поведение колонии».
Каждый год, примерно во время первых летних дождей, колонии H. s altator выращивают новый урожай маток, которые после достижения зрелости покидают свои колонии и отправляются в брачный полет. Королевы размножаются с крылатыми самцами, а затем создают собственные новые колонии.
Однако, если личинка муравья показывает, что она развивается в матку в неправильное время года, например, в середине зимы, это проблема. Время для брачного полета выбрано неподходящее, и личинка будет использовать ресурсы колонии без всякой причины. Поэтому, когда рабочие муравьи обнаруживают зарождающуюся королеву в неподходящее время, они жуют ее. Буквально. Стресс, вызванный укусом личинки, побуждает личинку развиваться как рабочий.
«Рабочие могут также препятствовать развитию матки, если развивается больше маток, чем может содержать колония», - говорит Пеник.«Точно так же феромон принцессы, высвобождаемый в нужное время, гарантирует, что рабочие будут способствовать развитию следующего поколения королев».
Исследователи могли сказать, что какой-то невизуальный сигнал передал информацию от личинок H. s altator к рабочим, основываясь на наблюдениях за тем, как рабочие муравьи взаимодействуют с, казалось бы, идентичными личинками.
Для расследования исследователи изучили слой воска, обнаруженный на кутикуле личинок. В частности, они взяли образцы воскового слоя на крупных личинках, которые явно собирались стать матками, и на более мелких личинках, которые, вероятно, будут рабочими. Они обнаружили, что химические составы различных восковых слоев четко различаются.
Затем исследователи экспериментировали, перенеся слой воска с личинок матки на кутикулу личинок рабочих. Присутствия следов личинок маток было достаточно, чтобы рабочие реагировали на маленьких личинок рабочих, как если бы они развивались в маток.
Кроме того, обработав личинок рабочих гормоном, который, как известно, вызывает развитие матки, исследователи смогли заставить личинок вырабатывать феромон принцессы. Это также произошло, когда гормон давался личинкам-самцам; самцы будут производить феромон принцессы, даже если они не смогут превратиться в королев. Одного присутствия феромона было достаточно, чтобы спровоцировать агрессивное поведение рабочих, даже по отношению к личинкам-самцам.
«Сигналы, такие как феромон принцессы, необходимы общественным насекомым», - говорит Пеник. «У муравьев должен быть способ обеспечить достаточное количество рабочих в колонии, иначе все личинки могли бы развиться как королевы, и «общество» насекомых распалось бы. Вместо муравьев у вас было бы что-то больше похожее на колонию ос.
«Эта работа проливает свет на то, как различаются касты у этого вида, и дает нам больше информации о сложной эволюционной биологии, лежащей в основе поведения социальных насекомых», - говорит Пеник.«Учитывая, что H. s altator происходит от одной из древнейших линий муравьев, этот механизм, вероятно, довольно распространен у общественных насекомых, но необходимо провести дополнительную работу, чтобы определить, присутствуют ли феромоны принцессы у других видов».
Видео нападения рабочих на этих личинок можно посмотреть на