Разделение труда влияет на риск заражения в клональных колониях муравьёв
В новом исследовании, опубликованном в Nature Communications, международная команда учёных, включая специалистов Института химической экологии Общества Макса Планка, сообщает, что при одинаковом генетическом строении именно индивидуальное поведение определяет, заболеет ли отдельная особь в социальной группе.
Клональные муравьи-кочевники вида Ooceraea biroi, которые фуражируют вне гнезда, с большей вероятностью заражаются паразитическими нематодами, чем их сородичи внутри гнезда. Исследователи также обнаружили, что болезнь в колонии меняет поведение всех муравьёв: как больные, так и здоровые особи оставались в гнезде, а разделение труда сокращалось, что влияло на социальную организацию всей колонии.
Социальная роль определяет риск заражения
Не все члены социальной группы подвержены риску заражения одинаково. Долгое время предполагалось, что разделение труда — выполнение разными особями разных задач — приводит к разной степени контакта с патогенами. Однако проверить это сложно, так как на риск также влияют диета, возраст и индивидуальная восприимчивость.
Для эксперимента учёные использовали клонального муравья-кочевника Ooceraea biroi как идеальную модель. Рабочие особи этого вида размножаются бесполым путём, производя генетически почти идентичное потомство. Это позволило наблюдать колонии одного возраста и генотипа в одинаковых условиях.
Паразитические нематоды чаще заражают фуражиров
Причиной болезни в исследовании стали паразитические нематоды, заражающие специфическую железу в голове муравьёв. Поведение отслеживали с помощью автоматизированной системы анализа видео, что позволило собрать данные о каждом муравье в колонии.
Ключевой вывод: индивидуальное поведение само по себе влияет на риск заражения. Муравьи, которые проводят больше времени вне гнезда за фуражированием, заражаются чаще, чем генетически идентичные особи того же возраста, остающиеся в гнезде.
Инфекция значительно снижала выживаемость муравьёв. Генетический анализ показал изменение паттернов экспрессии генов у заражённых особей. Хроматографический анализ выявил изменения в их запаховом профиле: относительное содержание всех классов углеводородов на кутикуле (n-алканов и метилразветвлённых алканов) было ниже. Эти вещества связаны с устойчивостью к высыханию и коммуникацией между муравьями.
Инфекция в колонии меняет поведение всех муравьёв, даже здоровых
Наблюдения принесли неожиданный результат: не только разделение труда влияет на риск заражения, но и сама инфекция контролирует поведение муравьёв.
Обнаружено: присутствие инфекции снижало активность вне гнезда не только у заражённой особи, но и у её здоровых сородичей. Поскольку сами они не были инфицированы, такое изменение их поведения не было прямым следствием болезни.
Это открытие ставит новые вопросы:
- Распознают ли муравьи статус заражения сородичей и проявляют ли поведение заботы, оставаясь рядом?
- Может быть, паразиты вызывают эти изменения, чтобы увеличить вероятность своей передачи, так как больные и здоровые особи чаще контактируют в гнезде? Изменённый запаховый профиль может играть здесь роль.
Будущие исследования
Исследование породило много вопросов для последующей работы:
- Почему нематоды заражают именно эту железу в голове муравья?
- Как меняется химическая коммуникация в колонии при заражении части особей?
- Кому выгодны изменения в поведении муравьёв — самой колонии или паразитам?