Паразит который живет в муравьях

Обновлено: 27.03.2024


Ломехуза – жук небольшого размера, примерно в 3 раза меньше рыжего лесного муравья. Отличительной особенностью ломехуз является то, что они заползают в муравейники и живут среди муравьев.

Как ни странно, но муравьи такому поведению совершенно не препятствуют, более того они начинают кормить ломехузу, поскольку она одурманивает их наркотическим веществом. К тому же ломехуза умеет просить еду, как муравьи, она постукает усиками по голове.

Размножение ломехуз

Процесс развития потомство у ломехуз такой же, как у муравьев: от яйца до взрослой особи. Самка ломехузы приносит 100-200 яиц. Она откладывает их рядом с муравьиными яйцами, по внешнему виду они абсолютно идентичны.


Ломехузы — незваные гости муравьев.

У личинок ломехуз имеется одно отличие от личинок муравьев – их брюшки вогнуты. Уже на стадии личинки ломехуза способна выделять наркотическое вещество и просить еду, поэтому муравьи даже распознав чужака, продолжают о нем заботиться.

Ломехузы и их гостеприимные хозяева муравьи

Взрослые особи также живут в муравейниках. Ломехуза не покидает гнездо, пока муравейник способен ее прокормить, таким образом, она поедает большую часть запасов.

Ломехуза является близким сородичем непоседливых жуков. Она научилась наилучшим образом приспосабливаться к гостеприимству хозяев. Ломехуза имеет небольшие размеры – в длину достигают 5-6 миллиметров. Окрас у нее рыжевато-бурый. Крылья короткие и блестящие.


Ломехуза и муравей.

Ломехузы, как и муравьи, задирают брюшко и быстро бегают, подражая хозяевам. Когда жучок встречает муравья, он ударяет его по голове своими усиками, и даже если муравей торопится, он задерживается, и кормит ломехузу, отрыгивая пищу из своего зоба.

Ломехузы нигде помимо муравейников не живут. Когда ученые стали наблюдать за муравьями в искусственных муравейниках со стеклянными стенками, их поразили взаимоотношения муравьев и ломехуз. Натуралисты заметили, как муравьи по очереди подбегают к жучку, щекочут его желтые щетинки по бокам тела, а затем с жадностью слизывают капли жидкости, которые стекают по этим щетинкам. Иногда муравьи целой толпой окружают жучков, при этом отталкивают друг друга и пытаются напиться дурманящей жидкости. Муравьи не могут себя контролировать и устоять перед этим веществом.

Ломехузы не просто подселяются к муравьям, но еще и размножаются там.


Наблюдатели заметили, что личинки ломехуз высасывают яйца муравьев и поедают их личинок, взрослые особи тоже могут поедать личинок, а муравьи спокойно наблюдают за таким грабежом. Но прожорливым ломехузам всё мало, и муравьи добродушно подкармливают их из собственного рта.

Муравьи настолько усердно заботятся о личинках ломехуз, что своим чрезмерным усилием убивают многих из них. Таким образом, они не подозревая спасают свой муравейник. Муравьи постоянно переносят своих куколок в более подходящие по влажности и температуре места. У муравьиных куколок кокон плотный, поэтому они спокойно переносят подобную транспортировку. Но ломехузы оплетают себя тонкой паутинной пряжей, она настолько нежная, что легко рвется в челюстях муравьев, при этом погибает большое количество куколок. Благодаря этому ломехуз в муравейнике не слишком много, хотя могло быть бесчисленное количество.

Если в муравейнике слишком много ломехуз, а муравьи продолжают их кормить, забывая о долге перед муравейником, их собственные личинки начинают голодать. А для того, чтобы из личинок муравьев получились самки, их необходимо усиленно кормить. В результате из личинок образуются полурабочие-полусамки. Подобные царицы в рабочем одеянии не способны добывать пропитание, кроме того они не справляются с функцией продолжения рода. В результате муравейник, гости которого злоупотребили гостеприимством хозяев, вымирает.

Экссудат – муравьиный наркотик


Личинки ломехуз поедают муравьиное потомство.

Желтые щетинки ломехуз называются трихомами. Они располагаются по бокам первых сегментов брюшка. У многих насекомых, которые живут в муравейниках, имеются подобные трихомы, они находятся в различных частях тела. Например, у жучка-белоглазика, который селится в гнездах луговых рыжих муравьев, трихомы находятся на надкрыльях. А у некоторых жуков они располагаются на усиках.

Под трихомами находятся кожные железы, которые вырабатывают ароматическую жидкость, называемую экссудат. Это вещество по химическому происхождению близко к эфирам. За экссудатом охотятся муравьи.

Васман говорил о том, что у муравьев пристрастие к экссудату такое же сильное, как зависимость человека от алкоголя и курения. И муравьи, также как и люди гибнут при чрезмерном увлечении этими вредными веществами.


Разум муравьев долгое время ставил ученых в тупик. В самом деле, разве можно предположить, что настолько примитивные и маленькие создания вообще обладают какими-то начатками сознания? А ведь поведение многих подвидов муравьев вполне можно сравнить с человеческим поведением. Тут есть место рабовладельческим войнам (подробнее про муравьев-рабовладельцев), охоте и собирательству, тут бывают дворцовые перевороты и масштабные сражения. Кроме того, некоторые муравьи ведут себя как настоящие гангстеры — смотрите, насколько удивительна и необычна эта микровселенная под нашими ногами.

Вот мы смотрели кто такой Муравей — камикадзе и как выглядит Самый большой муравей в мире.

Посмотрите какие еще странные муравьи бывают в природе

Муравьи-детоубийцы

Эти муравьи не затрудняют себя поисками пропитания. Да и зачем, когда можно просто влезть в чужое гнездо, распугать всех рабочих и украсть личинок. Настоящие каннибалы!

Муравьи-грабители

Вид так называемых муравьев-невидимок или муравьев-грабителей не имеет своих рабочих особей: здесь растят только настоящих воинов. Они нападают на мелких сородичей, утаскивают их личинок и используют их в качестве рабской силы. Как это можно назвать? Правильно, демократическое общество.

Муравьи-химики

Африканские муравьи этого вида охотятся на крупных термитов. На брюшке у них находятся ядовитые железы: при виде термита муравей распыляет парализующий яд и живьем поедает дергающуюся от ужаса добычу.

Муравьи-гангстеры

В колонии гангстеров может быть только один дон. Вернее, один самец — если конкурент придет извне, местный альфа выпустит специальные феромоны, приманивающие рабочих. Те убивают незваного гостя. Кроме того, альфа-самец тщательно следит, чтобы няньки убивали новорожденных муравьев мужского пола. Вот только уже на второй день панцирь у них становится крепок и соперники вступают в схватку. Оба выбрасывают в воздух одни и те же феромоны, провоцируя нападение рабочих особей. В половине случаев рабочие не разобравшись убивают обоих претендентов на трон.

Муравьи-зеркальщики

Вид Cephalotes Specularis приспособился паразитировать на более воинственных сородичах, Crematogaster Аmpla. Они устраивают слежку за племенем воинов, пока те не найдут источник еды. Тут тактика шпионов полностью меняется: Cephalotes Specularis делают вид, что они конкуренты, и пока воинственные собратья строятся для отпора врагу, просто воруют пищу и убегают восвояси.

Зеркальные муравьи встречаются на 89% территорий, контролируемых C. ampla, подсчитали ученые. Но живут, что удивительно, в своих собственных отдельных гнездах. Другие виды муравьев-паразитов обычно живут в муравейниках хозяев и полностью от них зависят, потеряв способность к самостоятельной жизни. Необычная экология C. specularis указывает на относительно недавнее возникновение паразитизма у данного вида, полагает доктор Пауэлл. И это отличная возможность порассуждать об эволюции социального паразитизма, изучить ранние его стадии, когда особи еще не утратили свободный образ жизни.

Муравьи-паразиты

Блестящие муравьи-гости — настоящие трутни мира муравьев. Они залезают в чужую колонию и живут себе припеваючи, не работая и не защищая колонию. Притом, охранники могут поймать такого незваного гостя, но тут же его отпускают — ученые считают, что из отвратительного запаха.

Муравьи-динозавры

Муравьи этого вида вырастают до 2,5 сантиметров в длину, настоящие гиганты. В их колонии существует одна альфа-самка и пять бета-самок, нужные чтобы быстро заменить альфу при несчастье. Но частенько кто-то из бета рискует откладывать яйца не дождавшись срока и тогда альфа-самка приказывает рабочим приковать ее к земле слюной. Пробыв в такой клетке 4 дня, бета превращается в одного из обычных рабочих.

Муравьи-иглы

Существуют две разновидности Pachycondyla Chinensis: аргентинские и азиатские. В настоящий момент азиатские ведут крупное наступление на земли своих аргентинских сородичей — в скором времени останется лишь один подвид.

Муравьи-воины

Большеголовые муравьи названы так потому, что одна из каст имеет существенно большие головы, чем две другие. Тут есть обычные рабочие, чуть более крупные солдаты и действительно огромные супервоины, голова которых в три раза больше, чем у обычных солдат.

Муравьи Рэсберри

Между этим видом и огненными муравьями идет настоящая война. Притом, яд огненных муравьев в целых три раза токсичнее инсектицида ДДТ, то есть они могут уничтожить большинство других насекомых. Кроме муравьев Рэсберри: они при атаке огненных муравьев выпускают свой собственный токсин, который покрывает их тело и нейтрализует чужой яд.

Муравьи-кефалоты

В Южной Америке живут очень необычные муравьи, муравьи-кефалоты (cephalotes). Это небольшие древесные насекомые длиной от 4 до 14 мм.

Они обладают рядом интересных особенностей, самой заметной из которых является крайне необычная форма головы насекомого (см. на картинку). Зачем же кефалоту такая конструкция на голове? Всё очень просто — в случае опасности муравей прячется в заранее подготовленное убежище, а головой блокирует вход в своё гнездо. Прочная хитиновая пластина на голове у насекомого надёжно защищает своего хозяина от многих врагов.

Также этот вид муравьёв может управлять своим полётом в случае незапланированного падения с дерева. Используя своё необычное строение организма, муравей планирует на то же самое дерево и не теряет связь со своим жилищем.

ну и еще не совсем муравей конечно.

Муравей-панда, она же оса-немка

Это не пришелец из будущего и не муравей-мутант. Именно так выглядят не совсем привычные для нашего глаза бескрылые осы Euspinolia militaris из семейства ос-немок, обитающие в странах Латинской Америки и, в частности, в Чили.

За покрытое густыми волосками туловище, отсутствие крыльев и сходство с муравьями они получили свое второе название — бархатные муравьи. Представители этого вида попадаются на глаза биологам крайне редко, поэтому об их образе жизни известно совсем не много.


Последние несколько лет тема зомби набирает все большей популярности. Всё чаще устраиваются флешмобы ходячих мертвецов, снимаются фильмы и сериалы, выпускаются видеоигры, комиксы, игрушки и т.д. Но мало кто знает, что зомби действительно существуют, правда, не в таком виде, как мы привыкли их представлять. Их можно встретить в тропических лесах: это муравьи и другие мелкие насекомые. Они становятся зомби после того, как их настигает кордицепс — гриб, управляющий их телом.

Поражённое насекомое, в данном случае муравей, покидает свою колонию и обосновывается на листе дерева. После того как жертва занимает удобное для манипулятора положение, гриб начинает прорастать сквозь его тело и голову.

Давайте узнаем про этот гриб подробнее …


Фото 2.

Именно в этом и состоит главная цель кордицепса однобокого – с помощью муравья добраться до лучшего места, где он смог бы продолжить расти. Поскольку этот паразит не может расти ни высоко в кронах деревьев, ни на земле или близко к ней, муравью дается команда отыскать место, где грибу идеально подойдет температура и влажность для размножения. Когда подходящее для паразита место найдено, муравей погибает, и из его головы вырастает гриб, образуя коробочку со спорами. Споры, осыпаясь, попадают на других муравьев, которых вскоре постигнет известная участь.


Фото 3.

Недавно ученым удалось выяснить, что этот гриб паразитирует уже 48 млн. лет, о чем свидетельствуют окаменелости, найденные в месте бывшего немецкого кратера Grube Messel.


Фото 4.

Кроме того, паразиты, подобные кордицепсу, превращают в зомби не только муравьев, но и других существ. Например, паразит Toxoplasma gondii, который вызывает у людей токсоплазмоз, управляет своими промежуточными жертвами – мышами. Обычно он вмешивается в работу определенных частей мозга мыши, лишая её страха быть съеденной кошкой.


Фото 5.

Кордицепс однобокий - один из энтомопатогенных грибов. Это такие грибы, которые поражают только насекомых. Некоторые грибы могут поражать членистоногих (пауков, например), но это скорее исключение их правил. Кордицепс однобокий поражает только муравьев, причем только одного вида - Camponotus leonardi. Грибок может заражать и другие близкородственные виды муравьев, но с меньшим репродуктивным и манипуляционным успехом.

Точно не ясно, каким именно способом споры гриба попадают внутрь муравья. Скорее всего заражение происходит через поры в клетках, или через кутикулы. Дрожжи кордицепса после попадания внутрь организма начинают активно в нем размножаться и распространятся по всему телу муравья. Предположительно, споры гриба формируют активные химические соединения, которые и влияют на мозг муравья, изменяя его поведение.


Фото 6.

Муравей покидает свою колонию и спускается на землю (этот вид муравьев обитает на деревьях). Насекомое выбирает невысокую травинку, залазит на нее и очень крепко закрепляется за центральную жилку листа. Муравей с максимальной силой ухватывается за растение мощными челюстями и ни ветер, ни дождь не может столкнуть его. После этого муравей полностью теряет контроль над своим телом и больше не двигается. Он еще не умер, но уже ничего не может сделать.

Постепенно грибок убивает муравья, а сам продолжает расти. Его корни уже проникли в мягкие ткани насекомого, прошли сквозь все тело и надежно закрепились на листе. Теперь все что осталось от муравья — это большая грибница кордицепса однобокого. Сразу же гриб начинает вырабатывать сильный противомикробный препарат, чтобы обезопасить себя от мелких падальщиков. Когда гриб надежно зафиксировался, он прорастает вверх через голову муравья. Процесс роста занимает 4-10 дней.


Фото 7.

Кордицепс однобокий способен уничтожить целую колонию муравьев. Насекомые выработали способность чувствовать зараженных собратьев и изгонять их из своей колонии. Если грибок проникает в гнездо, то зараженного муравья оттаскивают подальше, чтобы вся семья не погибла от эпидемии. Средняя плотность заражения грибком — 20-30 особей на м 2 .


Фото 8.

Кордицепс однобокий содержит различные известные и неиспользованные биологически активные метаболиты, и исследуется как новый источник препаратов с иммуномодулирующими, противоопухолевыми, гипогликемическими и гипохолестеринемическими свойствами.


Фото 9.

Энтомопатогенные грибы - паразитические грибы, поражающие насекомых. Иногда используются в сельском хозяйстве в качестве пестицидов, для контроля численности вредных насекомых.


Фото 10.


Фото 11.


Фото 12.


Фото 13.


Фото 14.


Фото 15.


Фото 16.


Фото 17.


Фото 18.


Фото 19.


Фото 20.


Фото 21.


Фото 22.


Фото 23.


Фото 24.

Давайте вспомним что еще по теме ЗОМБИРОВАНИЯ В ПРИРОДЕ мы уже проходили : вот например Паразит парадоксальный, а вот Повелители гусениц. Вспомните еще Кто зомбирует тараканов ? и как Червь-паразит заставляет насекомых совершать самоубийство

Трехмерная сеть гриба

Рис. 1. Графическая реконструкция мышечного волокна муравья, оплетенного трехмерной сетью паразитического гриба Ophiocordyceps unilateralis. Желтым цветом обозначены гифальные тельца и соединяющие их гифы. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS

Американские биологи выяснили, что паразитический гриб кордицепс однобокий, превращающий муравьев-древоточцев в послушных зомби, образует внутри их тела трехмерную сеть. Эта сеть оплетает все внутренние органы муравья, включая отдельные мышечные волокна, однако не заходит в мозг. Получается, для сложного манипулирования поведением хозяина паразиту совершенно не обязательно проникать в его центральную нервную систему.

Энтомопатогенный гриб-аскомицет кордицепс однобокий (Ophiocordyceps unilateralis), который развивается в муравьях-древоточцах (Camponotus), служит ярким примером примитивного паразита, подчиняющего своим нуждам высокоорганизованное существо. Спустя 2–3 недели после попадания в организм муравья гриб заставляет его покинуть гнездо, вцепиться челюстями в жилку на нижней стороне какого-нибудь листка и затем умереть в такой позе (рис. 2). При этом муравей-зомби по наущению гриба выбирает строго определенное место для своей смерти: на северной стороне растения на высоте 20–30 см над землей. Именно там влажность и температура оптимальны для развития спор в плодовом теле, которое вырастает из головы умершего насекомого (см. S. Andersen et al., 2009. The life of a dead ant: the expression of an adaptive extended phenotype).

Муравей, пораженный грибом

Рис. 2. Мертвый муравей-древоточец, из головы которого выросло плодовое тело O. unilateralis. Фото с сайта nsf.gov

Аналогичным образом были изучены и муравьи-древоточцы, зараженные грибом боверия бассиана (Beauveria bassiana). Этот гриб относится к тому же порядку гипокрейных, что и гриб-манипулятор O. unilateralis, но, в отличие от него, не видоизменяет поведение хозяина специальным образом. На примере боверии ученые попытались понять, как ведет себя в муравье обычный энтомопатогенный гриб, чтобы при работе с O. unilateralis не спутать общие синдромы грибного заражения с эффектами, связанными с манипуляторным воздействием.

Выяснилось, что клетки и того и другого гриба присутствуют в мышцах головы и конечностей муравья (рис. 3), а также в груди и брюшке. Единственное отличие состоит в их концентрации — клетки гриба-манипулятора O. unilateralis в среднем занимают 10% объема всей мышечной ткани, тогда как для B. bassiana этот показатель составляет всего 2%. Но в обоих случаях гриб вызывает мышечную атрофию — у зараженного муравья формируются зазоры между мышечными волокнами. В ряде случаев грибные гифы прорастают сквозь мембрану прямо внутрь мышечного волокна.

Клетки двух видов грибов среди мышц муравья

Рис. 3. Приводящая мышца челюстей (A) и мускулатура конечностей (D) здорового муравья-древоточца. Аналогичные мышцы муравья, пораженного грибом B. bassiana (B, E) и грибом O. unilateralis (C, F). Бросаются в глаза промежутки между мышечными волокнами инфицированных муравьев, а также более высокая концентрация клеток O. unilateralis по сравнению с B. bassiana. Длина масштабного отрезка — 50 мкм. Фото из обсуждаемой статьи в PNAS

Ранее ученые предполагали, что гриб O. unilateralis специально провоцирует атрофию челюстных мышц муравья, чтобы тот не мог разжать свою смертельную хватку и умер от истощения (см. D. P. Hughes et al., 2011. Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection). Но теперь ясно, что такая атрофия является лишь побочным эффектом жизнедеятельности паразита. Мышцы насекомого представляют особую ценность для любого паразитического гриба как источник энергии — вспомним, как много в них располагается митохондрий. Поэтому неудивительно, что клетки O. unilateralis в большом количестве сосредоточены именно в челюстных мышцах муравья, которые являются самыми массивными в его организме (рис. 4).

Гифальные тельца и гифы O. unilateralis в мышцах

Рис. 4. Мышцы муравья-древоточца, зараженные грибом O. unilateralis. A — гифальные тельца (HB) и связывающие их гифы (треугольники) между мышечными волокнами (М) в челюсти муравья. Длина масштабного отрезка — 50 мкм. B — цитоплазматические мостики (стрелки), соединяющие соседние гифальные тельца. Длина масштабного отрезка — 10 мкм. С — гифы (стрелки), вросшие внутрь мышечных клеток. Длина масштабного отрезка — 1 мкм. D — диаметры кружков показывают относительную долю гифальных телец, связанных друг с другом одним или несколькими гифами. Красным цветом показаны гифальные тельца, расположенные в мышцах головы муравья, синим — в мышцах конечности. Цифры по оси ординат означают номера изученных муравьев, звездочками отмечены зараженные муравьи, собранные мертвыми. E — диаметр черных кружков обозначает относительное число мышечных волокон муравья, в которые вросли один или несколько грибных гиф. Рисунок из обсуждаемой статьи в PNAS

Несмотря на общее сходство в расположении грибных клеток, гриб-манипулятор O. unilateralis, в отличие от B. bassiana, выстраивает из них трехмерную сеть. Примерно 59% всех гифальных телец этого гриба соединены нитями-гифами по крайне мере с одним из своих соседей. В результате гифальные тельца (внешне они похожи на дрожжевые клетки и размножаются почкованием) могут координировать свою активность, обмениваться питательными веществами и синхронно выделять в окружающие ткани особые соединения. Не в этом ли согласованном поведении грибных клеток и кроется секрет его манипулятивного воздействия?

Фактически, гриб O. unilateralis изменяет поведение муравьев схожим образом, но находясь на периферии их тела. В этом отношении кордицепс однобокий отличается и от самого знаменитого паразита-манипулятора — токсоплазмы. Под действием этих простейших грызуны перестают бояться кошек и, более того, начинают испытывать сексуальное возбуждение от запаха их мочи (см. P. K. House et al., 2011. Predator сat odors activate sexual arousal pathways in brains of Toxoplasma gondii infected rats). В итоге резко увеличивается вероятность встречи таких грызунов с кошкой — окончательным хозяином токсоплазмы. Но, опять же, токсоплазма воздействует на поведение грызуна, внедряясь в гиппокамп и миндалевидные тела в его мозгу (см. J. Gatkowska et al., 2012. Behavioral changes in mice caused by Toxoplasma gondii invasion of brain). А грибу O. unilateralis удается контролировать работу нервной системы хозяина дистанционно.

Источник: Maridel A. Fredericksen, Yizhe Zhang, Missy L. Hazen, Raquel G. Loreto, Colleen A. Mangold, Danny Z. Chen, David P. Hughes. Three-dimensional visualization and a deep-learning model reveal complex fungal parasite networks in behaviorally manipulated ants // PNAS. 2017. DOI: 10.1073/pnas.1711673114.

Рис. 1. Муравьи-древоточцы, убитые паразитическим грибом

Рис. 1. Муравьи-древоточцы, убитые паразитическим грибом Ophiocordyceps unilateralis в природе (на изображениях A и B видны грибы, выросшие из затылков жертв) и в лаборатории (D, E). A, D — муравьи Camponotus castaneus, B, E — C. americanus. C — культура паразитического гриба, полученная из зараженной особи C. castaneus. Изображение из обсуждаемой статьи в BMC Evolutionary Biology

Паразитический гриб Ophiocordyceps unilateralis развивается в муравьях-древоточцах Camponotus castaneus и C. americanus, обитающих в Южной Каролине (США). У зараженных муравьев меняется поведение, и в итоге они умирают, накрепко вцепившись челюстями в ветки, что способствует распространению спор паразита. Американские биологи получили чистую культуру гриба-манипулятора и заразили ей три вида муравьев-древоточцев. Гриб успешно развивался в теле всех трех видов, но выгодная грибу манипуляция предсмертным поведением наблюдалась только у тех двух, которые являются жертвами паразита в природе. Выяснилось также, что клетки гриба выделяют разные наборы веществ в присутствии живой мозговой ткани муравьев разных видов. Это говорит о том, что воздействие паразита на нервную систему хозяина является видоспецифичным: по-видимому, оно подлаживается под биохимические особенности мозга жертвы.

До недавнего времени считалось, что грибы Ophiocordyceps распространены почти исключительно в тропиках. Однако в 2009 году американские биологи обнаружили в Южной Каролине (США) большую популяцию муравьев-древоточцев (род Camponotus), зараженную этим паразитом. В новой статье, опубликованной в журнале BMC Evolutionary Biology, Дэвид Хьюз (David P. Hughes) и его коллеги из Университета штата Пенсильвания сообщают о результатах лабораторных экспериментов, позволивших немного приблизиться к пониманию механизмов воздействия паразита на поведение муравьев.

Все обнаруженные в Южной Каролине муравьи, убитые грибом Ophiocordyceps, относятся к двум видам: Camponotus castaneus и C. americanus (рис. 1, A, B). Третий вид того же рода, проживающий в данном районе, — C. pennsylvanicus — почему-то не заражается паразитом. По крайней мере, авторы не нашли (несмотря на тщательные поиски, проводившиеся с 2009-го по 2013 год) ни одного мертвого муравья этого вида с выросшим из затылка плодовым телом или вцепившегося перед смертью в ветку или лист.

Первый важный успех, которого добились исследователи, состоял в том, что им удалось вырастить культуру гриба Ophiocordyceps unilateralis, выделенную из мертвого муравья C. castaneus, на искусственной питательной среде (рис. 1, C). Затем авторы научились заражать муравьев грибом-паразитом, вводя 1 микролитр взвеси грибных гиф муравью под кутикулу. В природе некоторые виды муравьев могут быть защищены от грибной инфекции структурой своих покровов, но микроинъекция, разумеется, преодолевает эту защиту.

Искусственному заражению подверглись по 30 рабочих особей каждого из трех перечисленных выше видов муравьев-древоточцев. Авторы пытались заразить также представителя другого рода, Formica dolosa, которого паразитический гриб в природе никогда не заражает, но эти муравьи не вынесли операции, так что пришлось ограничиться кампонотусами. В качестве контроля использовалось по 30 муравьев каждого вида, которым ввели 1 микролитр среды без грибных гиф, и по 60 муравьев, которым ничего не вводили.

Рис. 2. Развитие грибной инфекции у трех видов муравьев

Рис. 2. Развитие грибной инфекции у трех видов муравьев (C. castaneus, C. americanus, C. pennsylvanicus). По вертикальной оси — доля выживших муравьев, по горизонтальной оси — время (число дней, прошедших с момента заражения). untreated — муравьи, не подвергавшиеся инъекции; sham treated — муравьи, которым сделали инъекцию среды, в которой растили гриб, без самого гриба; infected — муравьи, которым сделали инъекцию взвеси грибных гиф. Толстыми линиями обозначен период, в течение которого наблюдалось прорастание гриба из тела зараженных муравьев. Серая полоса — период, в течение которого наблюдалась поведенческая манипуляция (зараженные муравьи погибали, взобравшись на палочку и вцепившись в нее челюстями). Рисунок из обсуждаемой статьи в BMC Evolutionary Biology

Из этого можно сделать вывод, что технологии, используемые грибом-манипулятором, видоспецифичны: они срабатывают с одними видами муравьев, но могут не сработать с другими, даже близкородственными.

Как известно, основной способ взаимодействия грибов с окружающим миром — это выделение разнообразных веществ. Чтобы досконально разобраться в природе поведенческих манипуляций, следовало бы выяснить, какие вещества выделяет гриб, находясь в теле муравьев разных видов. Но эта задача технически невероятно сложна. Авторы, однако, сумели немного приблизиться к ее решению. Для этого они выращивали культуру гриба в присутствии нервной или мышечной ткани муравьев разных видов. Спектр химических веществ, выделяемых грибом (кроме белков, которые удалялись из раствора), оценивался при помощи жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии (см.: Liquid chromatography–mass spectrometry и Tandem mass spectrometry). Анализ показал, что гриб чутко реагирует на присутствие мозговой ткани разных видов муравьев, что выражается в изменении набора выделяемых веществ. При этом наборы веществ, производство которых достоверно возрастает в присутствии мозговой ткани каждого из четырех видов (здесь снова, кроме трех древоточцев, в анализ был включен вид Formica dolosa), сильно отличаются друг от друга.

Так или иначе, исследование показало, что гриб-манипулятор, скорее всего, вступает в какие-то весьма интимные и специфические взаимоотношения с центральной нервной системой муравья, выделяя те или иные вещества в зависимости от биохимических свойств мозга жертвы. Авторы предполагают, что в манипулировании задействован большой комплекс разнообразных веществ. Проверка этого предположения — дело будущего.

От себя добавлю, что история о том, как гриб управляет поведением муравьев, стала казаться мне чуть менее фантастической и загадочной после того, как нынешним летом мы с Еленой Наймарк были вынуждены бороться с крупными черными кампонотусами, которые чуть не съели нашу избушку на Белом море. Пришлось опрыскать дом дихлофосом, после чего можно было довольно долго наблюдать за специфически изменившимся под действием отравы поведением древоточцев. У муравьев возрастала активность, они выбегали из своих укрытий в щелях между бревнами, ходили кругами, а затем начинали вцепляться, как бульдоги, своими огромными челюстями-мандибулами в любую подвернувшуюся щепку или травинку. В конце концов, возможно, механизм манипуляции, используемый паразитическим грибом, окажется не таким уж и сложным.

Источник: Charissa de Bekker, Lauren E. Quevillon, Philip B. Smith, Kimberly R. Fleming, Debashis Ghosh, Andrew D. Patterson and David P. Hughes. Species-specific ant brain manipulation by a specialized fungal parasite // BMC Evolutionary Biology. 2014. V. 14. P. 166.

Читайте также: