Муравьи аккуратны: когда они переселяются в новое гнездо, первые дни они проводят его тщательную уборку, как мы, люди, достаем ведро для уборки при переезде в новый дом. Несмотря на то, что гнездо содержится в чистоте, использование яда внутри гнезда опасно и может убить незащищенный выводок. Тем не менее, шелковый кокон, который окружает чувствительные куколки муравья, защищает их от любого вредного воздействия, как говорит Сильвия Кремер из Австрийского института науки и технологий (IST Austria) и ее команда, включая первого автора, докторанта Кристофера Пулла, ныне постдока в Королевский университет Холлоуэя в Лондоне (RHUL) - шоу в сегодняшнем выпуске Current Biology.
Многие муравьи производят сильнокислотные химические вещества из специализированных желез своего тела. Долгое время исследователи предполагали, что муравьи распыляют этот яд, состоящий в основном из муравьиной кислоты, только для борьбы с другими муравьями и потенциальными хищниками. Но в двух исследованиях, опубликованных в 2013 и 2018 годах, Сильвия Кремер и ее команда показали, что муравьи используют кислотные химические вещества для дезинфекции товарищей по гнезду, зараженных патогенами. В текущем исследовании, опубликованном Pull et al., исследовательская группа Кремера показала, что муравьи Lasius ignoreus также профилактически опрыскивают свои гнезда своим кислотным ядом, вероятно, гарантируя, что гнездо будет чистым для первого заселения. Но, учитывая, что яд удваивается как химическое оружие, использование яда в гнезде вызывает дополнительные вопросы, как объясняет Сильвия Кремер: «Как муравьи могут распылять эту агрессивную кислоту в своем гнезде, оставляя свой чувствительный выводок в кислой среде? туман? В то время как взрослые муравьи защищены от яда толстой кожей (кутикулой), а яйца - защитной «скорлупой» (корионом), кутикула куколок тонкая и хрупкая и поэтому очень восприимчива к повреждениям. Однако куколки вида Lasius ignorenus также покрыты шелковым коконом, который, по предположению Пулла и др., может обеспечить им защиту.
Посредством серии экспериментов исследовательская группа искала ответ. Во-первых, они сняли защитный шелковый кокон с некоторых куколок и обнаружили, что эти голые куколки выживали в одиночку так же хорошо, как и куколки, завернутые в кокон. Но когда они вместе поместили голых куколок и рабочих муравьев в гнездо, погибло больше голых куколок, чем куколок в коконах. Является ли повышенная смертность результатом кислотного яда? Чтобы проверить это, исследователи заклеили ядовитые железы рабочих муравьев суперклеем. «Мы создали «функционального нокаутирующего» муравья, создав животных, которые не могли распылять муравьиную кислоту», - объясняет Кремер. В гнезде, где муравьи не могли распылять кислоту, голые и завернутые куколки имели одинаковые шансы на выживание. «Значит, именно муравьиная кислота убивает голых куколок, а вот куколки в коконе от нее защищены», - заключает Кремер, - и мы ведем себя аналогично: «Когда мы пользуемся вредными чистящими средствами, мы защищаемся перчатками. Кокон выполняет ту же функцию, что и защитные перчатки».
Настоящее исследование представляет собой первый пример так называемой иммунопатологии на уровне колонии, явление, также известное из иммунной системы человека. Иммунная система часто борется с болезнетворными микроорганизмами с помощью токсических веществ, но в то же время она должна ограничивать повреждение собственных клеток организма. Таким образом, иммунная система сталкивается с задачей максимально агрессивной борьбы с патогенами, защищая при этом собственные клетки и органы организма от побочного повреждения. То же самое происходит и с муравьями на уровне колонии: они защищают наиболее чувствительные части своей колонии от вредных побочных эффектов очистки едким ядом.
Исследование может также объяснить, почему некоторые виды муравьев потеряли первоначальный кокон, а другие сохранили его, объясняет Кристофер Пулл: «Построение кокона дорого обходится муравьям, например, это может означать более длительное время разработки. для куколок. Почему одни виды муравьев имеют кокон, а другие его потеряли, до сих пор неясно. Здесь мы показываем, что кокон защищает муравьев в чувствительной фазе их развития. Остается выяснить, очищают ли виды муравьев без кокона свои гнезда с помощью менее агрессивных химикатов».