Sekrety ekstremalnych myrmekofili - naukowcy zajrzeli (mikrotomografem) do głowy rozrożka

Mrówki w eocenie (czyli epoce, która trwała ok. 22 mln lat i skończyła się ok 33,9 mln lat temu - przyp. PAP) zdominowały środowiska lądowe. Dr hab. Paweł Jałoszyński z Muzeum Przyrodniczego Uniwersytetu Wrocławskiego przypomina, że stały się one jednymi z nielicznych zwierząt zwanych inżynierami ekosystemów, zdolnymi znacząco przebudowywać swoje otoczenie i wpływać na los innych jego mieszkańców. Wszystkie inne bezkręgowce dna lasu, ale i te związane z roślinnością aż po korony drzew, w trakcie ostatnich 40 mln lat ewolucji miały do czynienia z agresywnymi, występującymi w olbrzymich liczbach i niezwykle plastycznymi mrówkami.

"Ta koegzystencja, a wraz z nią drapieżnictwo i konkurencja, zmieniły bieg ewolucji wielu grup owadów, których morfologia, zachowania i fizjologia musiały poradzić sobie z presją ze strony mrówek. W ten sposób powstała wielka rozmaitość nowych przystosowań, a wszechobecne mrówki nadal mają olbrzymi wpływ na życie na Ziemi" - pisze naukowiec w informacji przesłanej PAP.

Wytworzenie zachowań socjalnych, specjalizacja kast i życie w wielkich koloniach pomogły mrówkom osiągnąć dzisiejszą różnorodność gatunków i form ciała. Pojawienie się społeczności, w których robotnice utrzymują stałe warunki, gromadzą pożywienie, a także organizują śmietniki dla produkowanych odpadków, przyciągnęło do gniazd mrówek również wielką liczbę innych owadów. Myrmekofile, organizmy w mniejszym lub większym stopniu związane z koloniami mrówek, wykorzystują te zasoby, a także ochronę, jaką daje bezpieczne wnętrze gniazda i strzegący go żołnierze. Wolnożyjące gatunki same jednak musiały rozwiązać dużą liczbę problemów, by mogły przystosować się do życia z mrówkami. Samo wejście do pilnie strzeżonej kolonii może skończyć się śmiercią; bytowanie wśród agresywnych gospodarzy też nie jest sielanką; a pożywienie wewnątrz gniazda jest nie tylko pilnowane, ale też precyzyjnie racjonowane przez wyspecjalizowane robotnice - zauważa dr Jałoszyński.

Mimo tych trudności wiele myrmekofili tak doskonale przystosowało się do bytowania w koloniach mrówek, że dzisiaj nie potrafi już samodzielnie przeżyć bez swoich gospodarzy. Jednym z przykładów najbardziej ekstremalnych adaptacji jest występujący w Polsce chrząszcz rozrożek (Claviger testaceus) z rodziny kusakowatych (Staphylinidae). Rozrożki - jak tłumaczy naukowiec z UWr - są maleńkie, o długości ciała ok. 2 mm. Są to też jedne z najbardziej tajemniczych europejskich chrząszczy. Owady te są kompletnie ślepe i bezskrzydłe. Nie potrafią też samodzielnie pobierać pokarmu. Manipulują mrówkami w taki sposób, że robotnice je karmią i przenoszą w nowe miejsca. Nikt jednak nigdy nie znalazł larwy rozrożka, mimo prawie dwustu lat starań... Nie wiadomo nic na temat ich cyklu rozwojowego.

Pomimo wielu badań dotychczas udało się tylko ustalić, że rozrożki wydzielają ze swoich gruczołów związki chemiczne, które zmuszają mrówki do opiekowania się chrząszczami; płynny pokarm przechodzi "z ust do ust", a w razie niebezpieczeństwa robotnice chronią swoich współlokatorów.

Jednak przodkowie rozrożków byli drapieżnikami żyjącymi w ściółce leśnej; rekonstrukcje filogenetyczne pozwalają domyślać się u nich długich, mocnych żuwaczek, w pełni wykształconych oczu i skrzydeł. Życie w mrowiskach wymagało poważnych zmian struktur ciała.

Żeby odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób u przodków rozrożków zachodziły przekształcenia szkieletu, mięśni i innych części ciała - grupa badaczy polskich, chińskich i niemieckich zajrzała do wnętrza ciała tych mikroskopijnych owadów. Za pomocą zaawansowanej mikrotomografii komputerowej odtworzono w najdrobniejszych szczegółach i w trzech wymiarach każdy mięsień, centralny układ nerwowy, przewód pokarmowy i inne szczegóły budowy, niemożliwe do zbadania tradycyjnymi metodami.

Ustalono po raz pierwszy, że narządy gębowe drapieżnych przodków rozrożków zmniejszyły część ze swoich elementów, np. żuwaczki i głaszczki. Równocześnie niezwykłej rozbudowie uległy struktury pokryte zwykle krótkimi włoskami, które u dzisiejszego rozrożka tworzą wielkie "urządzenia kapilarne", w których gęste i długie szczeciny pozwalają wciągnąć kroplę płynnego pokarmu z aparatu gębowego mrówki wprost do własnej gardzieli - opisuje Paweł Jałoszyński.

Wiele mięśni głowy, związanych z żuwaczkami i szczękami, uwsteczniło się, a niektóre zupełnie zniknęły. Ciemności panujące w koloniach mrówek spowodowały nie tylko całkowitą utratę oczu; teraz można było jednoznacznie wykazać, że zanikły całkowicie również nerwy optyczne i ośrodki wzroku w mózgu. Silnie zredukowana jest większość mięśni związanych z lotem, natomiast pokrywy skrzydłowe stały się bardziej skomplikowane niż u drapieżnych przodków rozrożka. "Zamek" spinający obydwie pokrywy skomplikował się - i wraz ze zmianą kształtu samych pokryw zapewnia on zwiększoną odporność na nacisk wywołany chwytaniem chrząszczy żuwaczkami przez mrówki, podczas przenoszenia w inne miejsca. Potężne gruczoły wewnątrz głowy i tułowia produkują substancje atrakcyjne dla robotnic. Strategiczne rozmieszczenie ujść tych gruczołów pozwala chrząszczom odwracać uwagę mrówek od najbardziej wrażliwych regionów ciała, i równocześnie zapewnia odpowiednią pozycję przy karmieniu.

Rozrożki i podobne im ekstremalne myrmekofile kryją jeszcze wiele tajemnic - zauważa taksonom z UWr. Współcześni entomologowie coraz częściej sięgają po metody eksperymentalne, jeszcze niedawno stosowane głównie w badaniach kosmicznych, fizyce cząstek elementarnych czy zaawansowanej medycynie. Trójwymiarowym rekonstrukcjom narządów wewnętrznych entomologia zawdzięcza wielki renesans badań morfologicznych i olbrzymią ilość nowych danych. Dzięki nim odpowiadamy na pytania, w jaki sposób ewoluują niezwykłe przystosowania i jak przychodzą na świat nowe gatunki.

Rozrożek został opisany w roku 1790; jego tajemnice czekały na rozwiązanie 230 lat.

Więcej na ten temat - na stronie TEJ i TEJ publikacji.

Nauka w Polsce - PAP

zan/