Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
А. Панчин
«Сумма биотехнологии». Глава из книги


И. Левонтина
«О чем речь». Главы из книги


Ч. Уилан
«Голая статистика». Главы из книги


Интервью М. Гельфанда с С. Шлосманом
«Замечательная статья» значит только то, что она содержит замечательный результат


П. Лекутер, Д. Берресон
«Пуговицы Наполеона». Глава из книги


Д. Вибе
Телескопы с жидкими линзами: как это работает


А. Паевский
Ближайший космос. Быстрее. Лучше. Дешевле


Р. Фишман
Прионы: смертоносные молекулы-зомби


Д. Мамонтов
Торий: спасет ли он планету от энергетического кризиса?


Р. Эспарза, Р. Фишман
Марс: научный гид







Главная / Новости науки версия для печати

Муравьи-листорезы приручили бактерий для борьбы с вредителем


Муравьи-листорезы выращивают грибы на компосте из листьев. Для защиты своих плантаций от паразитов муравьи применяют антибиотики, вырабатываемые бактериями-актиномицетами (фото с сайта www.richard-seaman.com)
Муравьи-листорезы выращивают грибы на компосте из листьев. Для защиты своих плантаций от паразитов муравьи применяют антибиотики, вырабатываемые бактериями-актиномицетами (фото с сайта www.richard-seaman.com)

Муравьи-листорезы ухитрились вовлечь в тесное сожительство две группы грибов и актинобактерии. Этот пример удивительного симбиоза сразу четырех видов организмов уже давно будоражит умы ученых. Объединенной группе биологов из университетов разных стран удалось ответить на вопрос, как такое сожительство могло возникнуть в ходе эволюции.

Муравьи-листорезы строят огромные гнезда под землей, в каждом гнезде имеется специально устроенная плантация грибов. Грибы служат муравьям практически единственной пищей. Когда матка основывает новый муравейник, она переносит во рту культуру пищевого гриба, и таким образом обеспечивает пропитанием свою новую семью. Эти пищевые грибы произрастают только на субстрате измельченных живых листьев или опада, который пополняется рабочими муравьями. Так что сельское хозяйство — не человеческое изобретение. Муравьи придумали его по крайней мере на 50 млн лет раньше.

Однако любая монокультура, будь то человеческие посевы или муравьиные, крайне неустойчива: ни один уважающий себя паразит не упустит возможности обильно покушать и оставить многочисленное, обеспеченное сытным будущим потомство. На муравьиных фермах таким паразитом стал специализированный аскомицетовый грибок Escovopsis. Он в считанные дни может превратить грибной огород в зеленовато-бурую мертвую массу, если огородники не будут тщательно следить за своими посевами.

Несколько лет назад Камерону Карри (Cameron Currie) из Висконсинского университета (Мэдисон, США) с соавторами удалось показать, что в борьбе со специфическим грибком-паразитом листорезам помогает актинобактерия Pseudonocardia (актинобактерий раньше называли актиномицетами и относили к грибам), которая вырабатывает антибиотик, убийственный для Escovopsis, но безвредный для всех других грибов. Эта бактерия живет на поверхности тела муравьев-листорезов и также переносится муравьиной маткой при основании новой семьи. Безответственные муравьиные самцы этих бактерий не переносят, также как и культуры пищевых грибов.

Итак, муравьи выращивают грибы для своего пропитания, грибам то и дело угрожает нацеленный только на них грибок-паразит, со специализированным паразитом воюет актиномицет, специально для этого бережно передаваемый муравьями по наследству. Любой, кто хоть мельком ознакомился с этим примером замечательно пригнанного симбиоза, первым делом задаст вопрос: как такое могло возникнуть в ходе эволюции?

Методом анализа ДНК ученым удалось показать разнообразие штаммов, или видов, Pseudonocardia, используемых для врачевания посевов даже одним видом листорезов. Это означает, что как бы быстро паразит ни приспосабливался к ядовитому антибиотику, актиномицет имеет уже наготове новый штамм. Даже если погибнут муравейники с изжившим себя штаммом, имеется достаточно других муравейников с набором эффективных штаммов. Но в таком случае, что же заставляет бактерий эволюционировать внутри муравьиных семей?

A — симбиотические бактерии на нижней стороне переднего сегмента груди муравья-листореза; B — колония бактерий в углублении на теле муравья; C — углубление, очищенное от бактерий; E — другой вид муравья-листореза, сплошь покрытый углублениями с симбиотическими бактериями (рис. из статьи в Science)
A — симбиотические бактерии на нижней стороне переднего сегмента груди муравья-листореза; B — колония бактерий в углублении на теле муравья; C — углубление, очищенное от бактерий; E — другой вид муравья-листореза, сплошь покрытый углублениями с симбиотическими бактериями (рис. из статьи в Science)

Ученым удалось выяснить, почему муравьи настолько привлекательны для актиномицетов, что те согласны даже подгонять свою биохимию в угоду муравьиной семье. Оказалось, что на теле муравьев имеются специальные образования, где концентрируются актиномицеты. Это крошечные полости, в которые открываются канальцы железистых клеток. Железистые клетки, по-видимому, выделяют вещество, способствующее росту лекарственной бактерии. У ближайших родственников листорезов таких полостей нет, зато они имеются у всех видов листорезов — а их около 300. Изучив расположение и строение этих образований у низших и высших групп видов, ученые предположили, как муравьи совершенствовали свою привлекательность.

Муравьи постепенно наращивали число железистых образований, концентрируя их в специальных углублениях — криптах. Крипт становилось всё больше, в конце концов они покрыли всё тело. Свою эволюционную задачу муравьи видели просто: чем больше будет места для благополучного поселения нужной бактерии, тем лучше. У высших листорезов дело дошло до того, что бактерия может поселиться практически на любом участке тела муравья — так густо и равномерно расположены выходы железистых клеток.

Эволюция этого удивительного симбиоза, по-видимому, шла параллельно у двух видов. Сам симбиоз начался с того момента, как муравьям удалось привлечь на свою сторону бактерию со специфическим антибиотиком. С тех пор бактерии старалась изо всех сил обеспечить качественное и разнообразное лечение пищевых посевов муравьев, а муравьи, в свою очередь, изо всех сил старались обеспечить своих докторов наилучшими жилищными условиями.

Для объяснения этого замечательного примера оказалось достаточно здравого смысла и множества тонких экспериментов. И нет никакой необходимости привлекать теорию «разумного плана» (intelligent design), модную среди околонаучных философов, даже в этом сложном случае удивительной сообразности существования четырех живых существ.

Источник: C. C. Currie, M. Poulsen, J. Mendenhall, J. Boomsma, J. Billen. Coevolved Crypts and Exocrine Glands Support Mutualistic Bacteria in Fungus-Growing Ants, Science, 2006, Vol. 311, p. 81-83.

См. также:
О муравьях-листорезах

Елена Наймарк


Комментировать



Последние новости: БиологияЕлена Наймарк

22.06
Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
16.06
В Старом и Новом Свете птицы сходно реагируют на глобальное потепление
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
8.06
Новые древние остатки людей с острова Флорес говорят о родстве «хоббитов» с эректусами
7.06
Индийская община Бней-Исраэль не может быть одним из десяти потерянных колен
6.06
Промышленный меланизм бабочек получил генетическое объяснение
2.06
Обнаружено фундаментальное сходство между развитием актинии и развитием позвоночных

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия