На островах Фиджи, высоко в кронах тропических деревьев, произрастают эпифитные растения рода Squamellaria, принадлежащие к тому же семейству, что и кофе и хинное дерево. Местные жители называют их клубни, достигающие размеров баскетбольного мяча, «яичком дерева». Внутри этих клубней скрывается уникальная экосистема, позволяющая мирно сосуществовать видам муравьев, которые в природе ведут ожесточенную войну за территорию.
Исследование, опубликованное 10 июля в журнале Science, раскрывает механизм этого сосуществования. Гийом Хомицкий, эволюционный биолог из Даремского университета в Англии, с помощью компьютерной томографии и препарирования клубней обнаружил, что внутренняя структура растения представляет собой многоквартирный комплекс. Один клубень может служить домом для пяти генетически различных муравьиных колоний, включая, например, желтые и черные виды, известные своей агрессивностью.
Ключ к миру лежит в архитектуре. Внутреннее пространство растения разделено на множество изолированных камер, образующих отдельные «квартиры». Каждая из этих квартир имеет свой собственный, отдельный вход с внешней стороны клубня, но при этом не имеет никаких внутренних проходов, соединяющих ее с соседними апартаментами. Эта физическая сегрегация полностью исключает контакт между враждующими колониями.
Эффективность этой природной архитектуры была доказана экспериментально. Ученые разрезали клубень вида Squamellaria tenuiflora, в котором обитали колонии желтых и черных муравьев. Результат был мгновенным и жестоким. Как отмечает Хомицкий, начались «ожесточенные бои», и «в течение получаса все колонии в растении погибают». Это подтверждает, что именно внутренние перегородки служат гарантом мира.
Данное партнерство является примером мутуализма, где обе стороны получают выгоду. Муравьи обретают безопасное и надежное убежище от хищников и погодных условий. Растение, в свою очередь, получает жизненно важные питательные вещества. Хомицкий доказал это, накормив муравьев помеченными изотопами азотом и фосфором. Анализ показал, что эти элементы из экскрементов и остатков пищи муравьев перемещались в стенки камер и усваивались растением.
Растение защищает себя от жильцов. Исследователи не обнаружили доказательств того, что муравьи поедают ткани своего дома. Существует гипотеза, что стенки камер содержат неприятный для муравьев компонент, например, карбонат кальция, который отбивает у них желание прогрызать перегородки и вторгаться на чужую территорию.
Эволюция этого симбиоза продолжается. Некоторые, более поздно эволюционировавшие виды Squamellaria, вступают в партнерство только с одним видом муравьев. В таких растениях внутренние перегородки отсутствуют, и вся колония занимает одну большую общую полость, которая может простираться на несколько соседних клубней. Эти муравьи также выполняют роль «фермеров», сажая семена растения в кору деревьев и охраняя молодые ростки.
Этот сложный взаимообмен поднимает фундаментальный вопрос, который озвучил Тед Р. Шульц, энтомолог из Национального музея естественной истории в Вашингтоне. Кто кого одомашнил? С одной стороны, можно утверждать, что «растения манипулируют муравьями... муравьи одомашниваются растениями», поскольку растение предоставляет готовую инфраструктуру и извлекает из этого выгоду.
С другой стороны, тот факт, что основные генетические изменения для создания раздельных камер произошли именно в растении, может указывать на обратный процесс: муравьи одомашнили растение, заставив его эволюционировать в нужную им форму. Изучение подобных взаимоотношений, история которых, как в случае с муравьями и грибами, прослеживается с 1870-х годов, показывает, что природа не всегда вписывается в созданные человеком категории. Это партнерство, зародившееся еще в конце эпохи динозавров, является ярким примером того, как эволюционная теория кооперации реализуется в самых неожиданных формах. Визуализацию сложной внутренней структуры клубня помог создать исследователь С. Реннер.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследование, опубликованное 10 июля в журнале Science, раскрывает механизм этого сосуществования. Гийом Хомицкий, эволюционный биолог из Даремского университета в Англии, с помощью компьютерной томографии и препарирования клубней обнаружил, что внутренняя структура растения представляет собой многоквартирный комплекс. Один клубень может служить домом для пяти генетически различных муравьиных колоний, включая, например, желтые и черные виды, известные своей агрессивностью.
Ключ к миру лежит в архитектуре. Внутреннее пространство растения разделено на множество изолированных камер, образующих отдельные «квартиры». Каждая из этих квартир имеет свой собственный, отдельный вход с внешней стороны клубня, но при этом не имеет никаких внутренних проходов, соединяющих ее с соседними апартаментами. Эта физическая сегрегация полностью исключает контакт между враждующими колониями.
Эффективность этой природной архитектуры была доказана экспериментально. Ученые разрезали клубень вида Squamellaria tenuiflora, в котором обитали колонии желтых и черных муравьев. Результат был мгновенным и жестоким. Как отмечает Хомицкий, начались «ожесточенные бои», и «в течение получаса все колонии в растении погибают». Это подтверждает, что именно внутренние перегородки служат гарантом мира.
Данное партнерство является примером мутуализма, где обе стороны получают выгоду. Муравьи обретают безопасное и надежное убежище от хищников и погодных условий. Растение, в свою очередь, получает жизненно важные питательные вещества. Хомицкий доказал это, накормив муравьев помеченными изотопами азотом и фосфором. Анализ показал, что эти элементы из экскрементов и остатков пищи муравьев перемещались в стенки камер и усваивались растением.
Растение защищает себя от жильцов. Исследователи не обнаружили доказательств того, что муравьи поедают ткани своего дома. Существует гипотеза, что стенки камер содержат неприятный для муравьев компонент, например, карбонат кальция, который отбивает у них желание прогрызать перегородки и вторгаться на чужую территорию.
Эволюция этого симбиоза продолжается. Некоторые, более поздно эволюционировавшие виды Squamellaria, вступают в партнерство только с одним видом муравьев. В таких растениях внутренние перегородки отсутствуют, и вся колония занимает одну большую общую полость, которая может простираться на несколько соседних клубней. Эти муравьи также выполняют роль «фермеров», сажая семена растения в кору деревьев и охраняя молодые ростки.
Этот сложный взаимообмен поднимает фундаментальный вопрос, который озвучил Тед Р. Шульц, энтомолог из Национального музея естественной истории в Вашингтоне. Кто кого одомашнил? С одной стороны, можно утверждать, что «растения манипулируют муравьями... муравьи одомашниваются растениями», поскольку растение предоставляет готовую инфраструктуру и извлекает из этого выгоду.
С другой стороны, тот факт, что основные генетические изменения для создания раздельных камер произошли именно в растении, может указывать на обратный процесс: муравьи одомашнили растение, заставив его эволюционировать в нужную им форму. Изучение подобных взаимоотношений, история которых, как в случае с муравьями и грибами, прослеживается с 1870-х годов, показывает, что природа не всегда вписывается в созданные человеком категории. Это партнерство, зародившееся еще в конце эпохи динозавров, является ярким примером того, как эволюционная теория кооперации реализуется в самых неожиданных формах. Визуализацию сложной внутренней структуры клубня помог создать исследователь С. Реннер.
