Четыре способа, которыми насекомые жертвуют собой во имя колонии

Фото: Взрывающиеся муравьи атакуют муравьев-портных.

Статья Кэйт Бэггэли

В тропических лесах Борнео живет красновато-коричневый муравей Colobopsis explodens, который действительно знает, как эффектно преподнести себя. Когда они вступают в схватку с муравьями из другой колонии, рабочие особи Colobopsis explodens быстро заканчивают ее, взрывая себя и извергая ядовитую жидкость на противников. Они погибают, но при этом сохраняют колонию от мародерствующих хищников, например, таких как муравей-портной.

Это не типичное поведение для животных.

Большинство существ действуют так, чтобы выжить и передать свои гены через потомков. Рабочие особи Colobopsis explodens, погибая, не достигают ни одной из этих целей. Они принадлежат к группе, называемой взрывающиеся муравьи, которые встречаются в Юго-Восточной Азии. Эти насекомые , не единственные, кто поступают подобным образом. Самопожертвование проявляется среди множества насекомых, которые живут вместе в колониях, включая другие виды муравьев, термитов, пчел и некоторых видов тли.

 

«Одна рабочая особь, вероятно, не самая большая потеря, но в то же время выгода от сдерживания злоумышленника, такого как крупный хищник, который может уничтожить всю колонию, или даже если это насекомые, которые могут совершить набег, очень и очень велика», — говорит Олав Рюппель, биолог из Университета Северной Каролины в Гринсборо.

Самопожертвование может проявляться довольно странно, и даже тогда, когда явной угрозы нет. Вот некоторые из самых экстремальных способов, которыми насекомые жертвуют собой во имя спасения гнезда.

Самопотрошение

Возможно вы и сами были участником процесса самоуничтожения насекомых, если вас когда-нибудь жалила пчела, ведь она разрывает свое тело, чтобы оставить жало в противнике. Но чаще всего насекомые, которые уничтожают себя, вступают в схватку с себе подобными.

 

Так обстоит дело с Colobopsis explodens, которых также называют «желтая слизь» из-за цвета их яда. Считается, что эти муравьи «взрываются», сокращая свои мышцы, пока их живот и внутренние железы не разрываются, выплескивая липкую жидкость, говорит Элис Лацини, энтомолог из Музея естественной истории в Вене.

Для хищных насекомых столкновение с ними становится смертельным. Если противник пробует ядовитую слизь, то теряет контроль над конечностями и умирает за считанные минуты. В противном случае яд разъедает суставы насекомого и обездвиживает его. И даже после того, как он умирает, мандибулы Colobopsis explodens не высвобождают тело врага.

«Он весь в слизи и на нем мертвый муравей, свисающий с его конечностей», — говорит Лачини. «Вероятно, он не проживет долго в таком состоянии»

Самопожертвование индивидов не дает существенного численного преимущества для колонии во время нападения. «Речь идет не столько о численной борьбе, а о возмездии око за око», — говорит Лачини. Она подозревает, что такое поведение больше связано с окружающей их средой. Взрывающиеся муравьи, похоже, особенно зависят от бактерий и грибов в их среде обитания и умирают, если их увезли от этого микробиома. Любое насекомое, которое попадает к ним в гнезда или слишком близко к территории их охоты, будет нести с собой внешние споры и бактерии.

Муравьи камикадзе
Муравьи камикадзе

Ярко-желтый яд, который порой можно увидеть между пластин экзоскелетов, может служить предупреждением для всех остальных. «По-видимому, среди других насекомых в тропическом лесу хорошо известно, что им следует просто держаться подальше», — говорит Лачини. Немногие насекомые готовы рисковать и забираться на деревья,где обитают колонии Colobopsis explodens в течение дня, когда эти муравьи бодрствуют.

Хотя исследователи сталкивались с этими муравьями и их желтым ядом в течение десятилетий, только недавно Лачини и ее коллеги исследовали вид достаточно подробно, чтобы дать ему научное название. Об этом было сообщено в журнале ZooKeys от 19 апреля. Фактически, Colobopsis explodens — первый новый вид взрывающихся муравьев, описанный с 1935 года.

Отчасти это объясняется тем, что разные виды взрывающихся муравьев практически невозможно отличить друг от друга, в то время как члены одной колонии могут выглядеть совершенно по-разному, говорит Лачини. Крошечные взрывающиеся рабочие особи Colobopsis explodens долгое время считались отдельным видом от других более крупных представителей их колонии. Эта способность создавать различные касты — одна из причин того, что самопожертвование так хорошо работает для насекомых, которые живут вместе в колониях. «Насекомые довольно хорошо умеют подстраивать свои тела», — говорит Рюппель. — «Это означает, что колония может выбрать несколько членов, чтобы те развились в особи способные к самоуничтожению».

 

Четыре способа, которыми насекомые жертвуют собой во имя колонииЭто делают не только муравьи. Рабочие особи термитов, принадлежащие к виду Neocapritermes taracua, найденному во Французской Гвиане, выращивают «взрывные рюкзаки» по мере своего старения , ведь они становятся менее ценными членами общества. Когда эти термиты разрушают тела, синие кристаллы из мешочка на спине вступают в контакт с выделениями из их слюнных желез. Смешение двух веществ приводит к созданию очень токсичной жидкости, а это в свою очередь «является очень интересным и сложным способом», — говорит Рюппель.

Не принимая помощи

Ученые недавно обнаружили совершенно другой вид самопожертвования среди крупных муравьев, которые водятся в Африке к югу от Сахары. Эти муравьи известны охотой на термитов, которая заканчивается ожесточенной борьбой. Рабочие особи нередко теряют конечности во время потасовок. Эти травмы не всегда смертельны, говорит Эрик Франк, эволюционный биолог из Университета Лозанны в Швейцарии. Раненых муравьев несут домой их соплеменники,после чего вылизывают их раны, чтобы те могли затянуться. Вскоре они могут бегать также быстро и даже отправляться на охоту, как и здоровые муравьи, несмотря на отсутствие нескольких лапок.

Однако, Франк понял, что есть кое-что еще, когда случайно проехал по колонии муравьев на машине. Он вышел посмотреть, что случилось с муравьями и понял, что выжившие сородичи исследуют область и помогают лишь тем муравьям, у которых есть шанс выжить. Позже он поднес муравьев с пятью оставшимися лапками к их сородичам, и увидел, что тяжело раненных поднимали крайне редко.

Но это происходило не потому, что здоровые муравьи не пытались помочь, а потому что искалеченные эту помощь не принимали. Вместо того, чтобы поджать лапки и лежать неподвижно при прикосновении, раненые муравьи крутились по кругу, пока их спасатели не сдавались. Другими словами, эти муравьи исполняют своего рода самоубийство, которое позволяет помощникам сосредоточиться на других муравьях с менее тяжелыми травмами.

Раненного муравья переносят в безопасность Коллекция Эрика Франка
Раненного муравья переносят в безопасность
Коллекция Эрика Франка

Маловероятно, что муравьи на самом деле пытаются пожертвовать собой. «Это не осознанное решение муравьев», — говорит Франк, который написал статью о подобном поведении в выпуске журнала «Труды Королевского общества» за февраль. Обычно, когда муравей получает травму, он снова встанет, затем вызовет помощь, выпуская феромоны, тем самым помогая своим соплеменникам спасти его. Когда серьезно раненный муравей вращается вокруг себя, он, вероятно, пытается встать, но терпит неудачу, снова и снова. «Если вы в состоянии встать, вы, вероятно, не слишком сильно пострадали и все еще полезны для колонии », — говорит Франк.

Упреждающие действия

Иногда насекомое отказывается от своей жизни, чтобы помочь своим товарищам, даже когда нет непосредственной опасности. Это происходит каждую ночь в колониях бразильских муравьев Forelius pusillus. Когда солнце садится, муравьи запечатывают вход в свое гнездо, оставляя от одного до восьми рабочих снаружи, чтобы закончить работу.

«Муравьи, оставшиеся снаружи, не были случайными жертвами, а скорее были частью преднамеренной стратегии», — писали ученые в журнале «Американский естествоиспытатель», наблюдавшие за обреченными муравьями, которые продолжали засыпать гнездо песком, пока оно целиком не скрылось. Когда ночь опускалась, муравьев сметало порывами ветра, или на них нападали другие виды муравьев, или они просто уходили. Когда наступало утро, ни один из этих муравьев не был найден возле входа в гнездо.

Четыре способа, которыми насекомые жертвуют собой во имя колонии
Бразильские муравьи запечатывают свое гнездо с внешней стороны каждой ночью.

Самопожертвование стало обычной частью жизни колоний Forelius pusillus, потому что эти муравьи особенно уязвимы для нападения, говорит Рюппель. Forelius pusillus строят свое гнездо на голой земле с небольшим растительным покровом. Более того, этот вид обитает в тропических районах, которые, как правило, наполнены всеми видами муравьев. Как известно, худшим врагом муравья обычно являются муравьи другого вида, что означает, что Forelius pusillus, возможно, пришлось пойти на крайние меры, чтобы скрывать свою колонию.

Это не единственный случай, когда насекомые были вынуждены жертвовать собой, чтобы предотвратить будущие угрозы. Ученые в Японии обнаружили, что вид тли под названием Nipponaphis monzeni совершает подобный поступок, когда ее дом находится под угрозой. Эти жуки живут вместе в наростах на стволах деревьев, называемых галлами; когда исследователи просверлили отверстия в этих галлах, тли, оказавшиеся в этой области, немедленно начали выделять жидкость для восстановления повреждений. Особи, которые отвечали за выполнение этой задачи, сморщились и, по крайней мере, некоторые из них точно погибли.

На самом деле, для оставшихся в галле это даже хорошо. Тела погибших насекомых сделали эти границы более прочными, говорит Рюппель. Большая часть видов тли не сможет использовать этот трюк. Рюппель говорит, что чаще это одиночные насекомые, которые не создают гнезд.

Самопожертвование лучше всего подходит для насекомых, которые живут вместе в гнездах или галлах, окруженных внешними врагами. В менее изолированных обществах было бы слишком легко для нахлебников наживаться на жертвах других. «Любая альтруистическая система подвержена эксплуатации», — говорит Рюппель.

Уход

Для паразитов и различных болезней распространяться проще в гнездах. Но ученые подозревают, что муравьи и пчелы имеют некий способ останавливать это. Когда эти насекомые заболевают, они покидают колонию и отправляются в изгнание, чтобы там ожидать свою смерть.

В одном эксперименте Рюппель и его коллеги травили пчел углекислым газом и гидроксимочевиной, препаратом, используемым для лечения анемии при малярии и некоторых видах рака. «Мы хотели, чтобы они действительно болели», — говорит он. Пчелы, пережившие это, покинули улей, хотя никто не пытался их выгнать. Другие ученые видели, как муравьи перестают общаться с соплеменниками и уходят, когда они были отравлены углекислым газом,заражены грибковыми спорами или страдали от неизвестных болезней.

Ученые действительно не знают, что побуждает этих насекомых делать то, что неизбежно приводит их к собственной гибели. Независимо от того, может ли мозг преодолевать инстинкты самосохранения , когда особь входит в состояние карантина или разрывает себя на куски, является загадкой. «Есть ли что-то особенное в этом или это просто продолжение нормального оборонительного поведения?» — удивляется Рюппель.

Вероятнее всего, что эти насекомые не сознательно жертвуют собой на благо других. «Я не думаю, что мы можем назвать муравья, пожертвовавшего собой, особенным », — говорит Рюппель.

В некотором смысле колонии насекомых напоминают один живой организм. «Иммунные клетки в нашем теле в какой-то степени тоже самоотверженны», — говорит Рюппель. Если мы потеряем несколько клеток, остальному телу все равно. Рабочие особи, которые умирают, чтобы обеспечить выживание колонии, также легко заменяются, но их жертва не является полностью бескорыстной.

Члены колонии насекомых очень тесно связаны, и рабочие часто не участвуют в процессе размножения. Если насекомое может спасти королеву и остальную колонию от уничтожения врагами или болезнью, отдав свою собственную жизнь, есть больше шансов, что некоторые из генов этой особи будут переданы ее родственниками.

«Если бы индивид имел большую ценность, то мы бы не видели примеры актов самопожертвования в природе», — говорит Рюппель.

Анастасия Савченко
Анастасия Савченко
Редактор, переводчик, сценарист. "Я многое умею. И уверенна, что могу научится делать гораздо больше."