Naukowcy ci pokazali, że mrówki z bardziej zainfekowanych kolonii szybciej zaczynają furażować - zdobywać pokarm. Stwierdzili też, że u młodych robotnic to przede wszystkim wiek, a nie pełniona w gnieździe funkcja jest głównym czynnikiem wpływającym na pracę układu odpornościowego. O swoich wynikach poinformowali w informacji prasowej przesłanej serwisowi Nauka w Polsce.

Jak wyjaśniają autorzy badania, owady społeczne - np. mrówki czy pszczoły - żyją w ramach kolonii, precyzyjnie dzieląc pracę między osobnikami. Część z nich jest wyspecjalizowana w rozmnażaniu, zaś pozostałe specjalizują się w wykonywaniu innych zadań: opieki nad potomstwem, budowy, utrzymania i obrony gniazda czy zdobywania pokarmu.

U niektórych gatunków mrówek specjalizacja w pełnieniu funkcji wiąże się z przystosowaniami morfologicznymi, wynikającymi z wyraźnych różnic w budowie pomiędzy poszczególnymi robotnicami. Na przykład te z dużymi, masywnymi głowami zostają żołnierkami, a te z mniejszym ciałem pełnią rolę opiekunek. Natomiast u wielu innych gatunków wykonywane zadania związane są z wiekiem robotnicy, młodsze robotnice zwykle wykonują zadania wewnątrz gniazda, natomiast starsze podejmują bardziej ryzykowne aktywności, np. zdobywanie pokarmu - opisują naukowcy.

Między innymi dzięki sprawnemu podziałowi pracy owady społeczne są w stanie – jako kolonia – wykonywać wiele zadań jednocześnie oraz sprawnie reagować na zmiany w środowisku. Dzięki temu stały się one ważnym elementem większości ekosystemów - podkreślają.

Kolonie mrówek składają się zwykle z blisko spokrewnionych ze sobą osobników, żyjących w częstym kontakcie i nierzadko wysokim zagęszczeniu, co sprzyja rozprzestrzenianiu się chorób, w tym - pasożytów. Jako pasożyty lub patogeny mrówek wyewoluowały różnorodne grzyby. Należą do nich m.in. znane z serialu The Last of Us grzyby z rodzaju maczużniczek (Ophiocordyceps), które potrafią „zamieniać” mrówki w zombie, czy mniej znane owadomorki (np. Pandora formicae), których konwergentna ewolucja doprowadziła do powstania podobnych mechanizmów kontrolujących zachowanie gospodarzy. W obu przypadkach zainfekowana mrówka, kontrolowana przez grzyba, przed śmiercią wspina się na roślinność górującą nad gniazdem i wczepia się w nią żuwaczkami. W takiej pozycji umiera, a z jej ciała wyrasta grzybnia, z której formują się zarodniki infekujące kolejne osobniki - przypomniano w informacji prasowej.

Wśród grzybów pasożytujących na mrówkach znajdują się również takie, które nie muszą zabijać swoich gospodarzy, aby się rozmnażać. Jako ciekawy przykład naukowcy wymieniają grzyby z rzędu owadorostów (np. Laboulbenia spp. i Rickia spp.). Infekcja nimi nie prowadzi do nagłej śmierci zarażonych osobników, lecz wpływa na funkcjonowanie całej kolonii. Najlepiej zbadanym przykładem takich interakcji jest pasożytnictwo grzyba Rickia wasmannii na mrówkach z rodzaju wścieklica (Myrmica). Grzyby te rozwijają się na powierzchni ciała mrówek; nie tworzą grzybni służącej do pobierania pokarmu, jak większość grzybów, ani nie penetrują ciała/kutykuli w celu pobierania substancji odżywczych z komórek gospodarza. Sposób ich odżywiania pozostaje zagadką. Wiadomo jednak, że obecność tych grzybów w koloniach wpływa na większą śmiertelność zarażonych robotnic. Co więcej, robotnice z zainfekowanych kolonii są mniejsze, mniej agresywne, a ich układ odpornościowy jest silniej pobudzony w porównaniu z robotnicami nie zainfekowanymi. W przypadku pojawienia się grzyba w kolonii zwykle obserwuje się jego obecność na większości osobników.

Wspomniani naukowcy z Ogrodu Botanicznego UW i Muzeum i Instytutu Zoologii PAN chcieli ustalić, w jaki sposób obecność pasożytniczych grzybów wpływa na podział pracy u owadów społecznych.

Aby to sprawdzić, zbadali mrówki Myrmica scabrinodis (wścieklica uszatka), zainfekowane przez grzyba Rickia wasmannii.

Wyniki ich eksperymentów behawioralnych wykazały, że intensywność zarażenia Rickia wasmannii ma istotny wpływ na tempo zmiany pełnionych w gnieździe zadań. Im wyższy był poziom zainfekowania kolonii, tym szybciej młode robotnice, zamiast działać wewnątrz gniazda, zaczynały wykonywać mniej bezpieczne zadania poza gniazdem, takie jak furażowanie - zbieranie pokarmu - relacjonują naukowcy w informacji przesłanej serwisowi.

Starali się również ustalić, czy obecność pasożytniczych grzybów wpływa na funkcjonowanie układu odpornościowego u mrówek, oraz który z czynników - wiek czy pełnione w gnieździe zadanie - ma większy wpływ na funkcjonowanie tego układu.

„Jedną z odpowiedzi mrówek na infekcje pasożytnicze jest zwiększona aktywność układu odpornościowego. W naszym badaniu zmierzyliśmy poziom fenylooksydazy – enzymu biorącego udział w procesie melanizacji, będącego ważnym komponentem układu odpornościowego owadów. Nasze badanie pokazało, że to wiek, a nie wykonywane w kolonii zadania, wpływa na poziom fenylooksydazy, a co za tym idzie – na zdolność organizmu do obrony przed patogenami. Ponadto starsze robotnice wykazywały wyższą aktywność immunologiczną niezależnie od obecności pasożyta” - napisali biolodzy. - „Badanie to potwierdza, że chroniczne infekcje pasożytnicze mogą wpływać nie tylko na pojedyncze osobniki, lecz także na organizację pracy całej kolonii owadów społecznych. Siła tego efektu zależy jednak od intensywności infekcji. Szybsze podejmowanie furażowania może być związane ze skróceniem długości życia zainfekowanych mrówek lub z wyższym zapotrzebowaniem energetycznym kolonii, wynikającym z konieczności kompensacji strat wywołanych przez infekcję”.

Autorzy badania zastrzegają, że wiele aspektów interakcji między owadami a pasożytującymi je owadorostami pozostaje słabo poznanych. Dlatego warto nadal badać Rickia wasmannii i inne grzyby pasożytujące na mrówkach, by „pełniej zrozumieć fascynujący świat tych niewielkich, ale ważnych i wszechobecnych organizmów”.

Autorkami i autorami artykułu są Michał Kochanowski, Anna Dubiec, Aleksander Juszczak, Igor Siedlecki, Piotr Ślipiński, Marta Wrzosek, Enikő Csata, Magdalena Witek. Wyniki badań opisali na łamach Animal Behaviour.

Nauka w Polsce

zan/