12 августа 1886 года швейцарский ученый Огюст Форель методично оторвал антенны от голов десятков муравьев разных видов. Хотя такого поступка можно ожидать от маленького мальчика, а не от ученого, это приведет к удивительному пониманию того, как муравьи общаются.
Когда Форел поместил всех своих муравьев в коробку - действие, которое с неповрежденными тварей могло бы вызвать проявления агрессии - существа без антенн сосуществовали в гармонии. «Мало-помалу мои разные муравьи счастливо сгрудились вместе», - писал Форел в «Чувствах насекомых» . Этот маленький кусочек муравьиного рая продемонстрировал концепцию, которая до сих пор занимает центральное место в понимании учеными связи с муравьями: муравьи используют свои антенны, чтобы отделить друга от врага.
Тем не менее, спустя столетие, детали этого молчаливого общения в значительной степени остаются загадкой. Но исследование, опубликованное сегодня в « Записках Королевского общества B», может помочь исследователям разобраться в сложностях «языка» муравья. Оно предполагает, что, подобно собакам, нюхающим друг друга за спиной, муравьи попадают домой на антенны иностранца, чтобы уловить важные химические сигналы.
Спустя много лет после эксперимента Форела ученые поняли, что муравьи без антенн больше не ощущают группу соединений, называемых кутикулярными углеводородами, или CHCs. Это жирное или воскообразное вещество покрывает все тело большинства насекомых, чтобы предотвратить их высыхание, подобно воску на листьях многих растений.
CHCs являются очень разнообразной группой соединений. И муравей не будет покрыт только одним CHC, но многими. Комбинация CHC может различаться в зависимости от колоний муравьев или даже в пределах одного гнезда. Другие существа даже научились имитировать эти ароматы, чтобы получить доступ к муравейной крепости.
До сих пор ученые предполагали, что для каждого отдельного муравья покрытие CHC было однородным по всему насекомому. Но это не обязательно так, говорит Qike Wang, аспирант в университете Мельбурна и ведущий автор нового исследования.
У многих животных части тела приобретают довольно отчетливый, а иногда и сильный запах от выделений различных желез, а также факторов окружающей среды. Ван отмечает: «Ваша подмышка пахнет не так, как ваша нога, верно?» Тем не менее, никто ранее не подверг сомнению эту идею для муравьев.
Поэтому Ван и его коллеги проанализировали профиль ХГС на антеннах, голове, ногах и животе муравьев из рабочих и репродуктивных каст мясных муравьев Iridomyrmex purpureus из Австралии. Они обнаружили, что запахи могут различаться в разных частях тела муравья больше, чем в разных колониях.
I. purpureus стремятся к своим листогубцам, которые выделяют сиропообразный раствор, который может быть источником готовой пищи для муравьев. (Qike Wang) С таким большим изменением в запахе, команда задалась вопросом, как муравьи могут использовать различные сигналы для идентификации обитателей гнезда. Таким образом, они наблюдали за тем, как пары рабочих муравьев взаимодействовали, когда были представлены с одногруппниками и не гнездами. Муравьи проявили больший интерес к использованию своих чувствительных антенн для исследования антенн противника, а не спины или ног другого муравья, что дало исследователям дуновение неопознанного значения органа.
Затем исследователи повторили версию эксперимента Форела, но они удалили антенны только у некоторых муравьев. Они представили этих муравьев сначала с гнездами, а затем с не гнездами. Даже с неповрежденными антеннами предполагаемые противники не проявляли агрессии по отношению к существам без антенн.
Но было трудно узнать о других эффектах ампутации антенн на существ. Поэтому Ван и его коллеги снова проверили муравьев, но на этот раз только удалили восковое покрытие CHC с антенн.
Чтобы выполнить эту сложную задачу, исследователи обезболили муравьев, кратко поместив их в морозильник. Затем они осторожно окунули антенны муравья в органический растворитель, который снял восковое покрытие.
Когда муравьи проснулись, команда представила их обитателям гнезда и не гнездам, чтобы посмотреть их реакцию. У насекомых было мало признаков агрессии по отношению к убранному муравью, что часто проявляло агрессию к неподвижным CHC-загруженным насекомым.
Команда повторила эксперимент снова и снова. Все результаты показали, что муравьи выбирают сигналы, чтобы идентифицировать гнездящихся, используя только CHC на антеннах - намек на то, что коммуникация муравьев намного сложнее, что исследователи могли пропустить.
«В течение столь длительного времени мы считали само собой разумеющимся, что антенны - это просто органы чувств и не думали о других функциях», - говорит Ван. Но похоже, что антенны передают, а также получают информацию.
«Существует тенденция к пониманию того, что профили запахов у людей в колонии гораздо более разнообразны, чем мы себе представляли», - говорит Дебора Гордон, биолог из Стэнфордского университета, которая не участвовала в этом исследовании. «Это [исследование] делает еще один шаг вперед, показывая, что запахи различны даже внутри человека».
Так откуда взялись эти пахучие сигналы?
На данный момент сложно сказать. Ученые ранее думали, что муравьи распространяют ХГС, пока они готовят себе или другим, или, возможно, разделяют запахи, когда сталкиваются друг с другом в шумных колониях. Недавние исследования, однако, показали, что многие другие факторы также могут изменить эти химические сигналы, говорит Гордон. Для муравьев комбайнов фуражиры долгие часы трудятся на солнце, что может преобразовать их покрытие CHC, придавая им отчетливый запах по сравнению с их товарищами, привязанными к гнезду.
«Это действительно интересное открытие и вызывает много вопросов», - говорит Гордон. «Например, откуда взялось изменение? Как оно меняется со временем?»
В настоящее время Ван и его коллеги обратились к этим вопросам, чтобы выяснить, могут ли они проанализировать, откуда поступают различные сигналы и какая информация выводится из ароматов.
Даже после более чем столетнего научного исследования, Ван остается надеяться, что ученые в конечном итоге взломают коммуникацию муравья. «Даже в тех областях, которые так хорошо изучены и известны, природа все еще может удивить нас», - говорит он.
