Муравьи-листорезы: фермеры, энергетики и фабрики антибиотиков
Муравьи-листорезы демонстрируют сложное социальное устройство. В зрелых колониях миллионы «рабочих» срезают и переносят фрагменты листьев, крупнее их самих, в рамках отлаженного общества.
Их изучением с поддержкой Национального научного фонда (NSF) занимается лаборатория бактериолога Кэмерона Карри из Университета Висконсин-Мэдисон. Исследование этих насекомых может помочь в решении ключевых проблем человечества, таких как поиск новых лекарств и чистой энергии.
Первые фермы на планете
Муравьи, возможно, были первыми земледельцами на Земле. Они пережевывают срезанные листья и используют их для выращивания грибного сада, который служит им одновременно пищей и средой обитания. Этот мутуализм (взаимовыгодные отношения) между муравьями и грибом был открыт в конце XIX века.
В дикой природе (Центральная и Южная Америка) крупные колонии могут насчитывать 5–10 миллионов особей с семью различными кастами. Разные задачи выполняют муравьи разного размера:
- Королева (самая крупная) откладывает до 50 миллионов яиц за жизнь.
- Солдаты защищают гнездо.
- Рабочие собирают листья.
- «Минимы» (мелкие рабочие) ухаживают за грибным садом: чистят, обрезают и пропалывают его.
- Отдельная группа отвечает за вынос мусора в специальные свалки.
Третий игрок: бактерии-защитники
В этой симбиотической системе ключевую роль играют бактерии, живущие на телах муравьев. Они производят антибиотики, которые поддерживают здоровье грибного сада.
«Наши текущие данные указывают на то, что муравьи борются с болезнями в своих грибных садах на протяжении миллионов лет», — говорит Карри.
За это время бактерии, по-видимому, эволюционировали, создавая новые антибиотики. Эта коэволюция может помочь ученым в разработке новых антибиотиков для людей.
Эксперты по биоэнергетике
Муравьи-листорезы также служат модельными объектами в исследованиях энергии. Лаборатория Карри сотрудничает с Центром биоэнергетических исследований Великих озёр (GLBRC), который работает над созданием топлива из несъедобных частей растений (целлюлозный этанол).
«Наше понимание процесса разложения этого растительного материала для производства усваиваемых муравьями питательных веществ очень ограничено», — отмечает Карри.
Выяснение этого механизма может привести к созданию чистых заменителей нефти. GLBRC, поддерживаемый Министерством энергетики США, ставит цель создать эффективное, экономичное и устойчивое топливо для автомобильного и авиационного секторов, а также обеспечить фермерам дополнительный доход от отходов сельского хозяйства.
Нескончаемое наблюдение
Работа этих социальных насекомых завораживает. В холле здания Microbial Sciences в Мэдисоне есть живая экспозиция с колонией листорезов и Ant Cam.
«Работать с муравьями-листорезами, проводить полевые исследования — это большая страсть, — делится Карри. — Видеть свой объект изучения в естественной среде, наблюдать, как они несут листья, — это захватывающе».