Химический профиль муравьёв быстро адаптируется

Тела муравьёв и других насекомых покрыты тонким воскоподобным слоем, который защищает их от высыхания и позволяет обмениваться информацией. У социальных насекомых он, например, помогает отличать врагов от сородичей. Эта двойная функция делает слой не только жизненно важным, но и уникальным, подобно отпечатку пальца, позволяя различать даже близкородственные виды. Слой состоит из кутикулярных углеводородов (CHCs), формирующих специфический химический профиль. Биологи из Университета Иоганна Гутенберга в Майнце (Германия) установили, что муравьи могут быстро адаптировать свой углеводородный профиль в ходе эволюции к внешним факторам отбора.

CHCs одного насекомого могут состоять из более чем 100 различных веществ и сильно различаться между видами. Они находятся на кутикуле почти каждого насекомого, предотвращают потерю воды и позволяют выживать в засушливых условиях. Для социальных насекомых CHCs также являются основным каналом коммуникации, неся информацию о колонии, касте, роли в колонии и, для маток, репродуктивном статусе. Многие одиночные насекомые используют их как половые феромоны.

Родственные виды муравьёв с разными CHC-профилями

Эволюционный биолог доктор Флориан Менцель и его коллабораторы из Смитсоновского института (Вашингтон) и Вюрцбургского университета исследовали муравьёв рода Crematogaster — одного из самых видово-богатых родов (около 1000 видов). Они отобрали 43 вида этого рода с пяти континентов и изучили их родство и химические профили.

Оказалось, что родственные виды могут иметь значительно различающиеся CHC-профили. Эти профили могут меняться в ходе эволюции быстрее, чем морфологические признаки или модели поведения. У муравьёв, очевидно, есть большой генетический арсенал, позволяющий с высокой скоростью адаптировать CHC-профиль. Это, вероятно, помогает приспосабливать химические сигналы за короткие эволюционные периоды, например, из-за изменений условий среды.

Осадки влияют на химический "отпечаток"

В другом исследовании с участием 38 видов Camponotus и 42 видов Crematogaster из разных климатических зон биологи показали, что климат также оказывает давление отбора на химический профиль. Была выявлена чёткая корреляция состава CHCs с количеством осадков: у видов из влажных регионов (например, горных дождевых лесов Малайзии или Уганды) в профиле больше алкенов и меньше диметил-алканов, чем у видов из засушливых регионов (например, Средиземноморья). Это, вероятно, связано с разной способностью соединений защищать от высыхания. Температура среды обитания на состав CHCs не влияла.

При этом у так называемых парабиотических муравьёв, которые симбиотически живут в одном гнезде с другим видом, CHC-профили иные. Они значительно отличаются от профилей муравьёв, не живущих в таком симбиозе, что указывает на адаптацию для снижения агрессии между сожительствующими видами.

Дальнейшие исследования будут сосредоточены на парабиотических видах Crematogaster levior и Camponotus femoratus, которые живут вместе в "муравьиных садах" в тропических лесах Южной Америки и демонстрируют огромное химическое разнообразие. Их симбиотические отношения, симбиоз с растениями и причины разнообразия CHC-профилей ещё предстоит изучить.