Долгое время считалось, что на ногах клопов-вонючек есть так называемые «уши»: маленькие органы, улавливающие вибрации. Однако исследование японских биологов показывает Национальный институт передовых промышленных наук и технологий (AIST) показал: это вовсе не органы слуха, а живые инкубаторы грибов, обеспечивающие защиту потомства насекомых от смертоносных паразитов. Симбиоз, буквально спрятанный в лапах, оказался гораздо более сложным и изощренным, чем ожидали даже опытные энтомологи.
Грибная скорлупа для яиц
По данным ЭССЕисследовательская группа под руководством проф. Такема Фукацу наблюдал жуков вида Мегименум грациликорнживущие на растениях семейства тыквенных. Эти жуки известны тем, что откладывают яйца, на которые часто охотятся паразитические осы (Триссолкус бревинотаулус), где потомство откладывается в яйцах насекомых.
Раньше считалось, что необычные наросты на задних лапах самок служат для восприятия звуков. Однако в ходе наблюдений ученые заметили, что эти структуры покрыты белыми волокнами, напоминающими грибной мицелий. Когда самки готовились отложить яйца, они аккуратно переносили волокнистый материал на яйца, как бы окутывая их защитным слоем.
«На протяжении десятилетий биологи-насекомые считали, что наросты на ногах самок жуков относятся к виду Мегименум грациликорн его органы слуха. Анализ показал, что они на самом деле являются необычным примером симбиоза грибов и насекомых», — сообщили в пресс-службе. ЭССЕ.
Микроскопическое исследование подтвердило, что «волокна» действительно были грибами, в том числе видами Кордицепс И Боверия — известные возбудители, губительные для муравьев и ос.
Симбиоз вместо органов слуха
Жуки используют грибковую колонию как биологическую броню. В экспериментах ЭССЕ Обработанные плесенью кладки с гораздо меньшей вероятностью подвергались атакам паразитов. Осы предпочитали не приближаться к яйцам, покрытым белыми нитями, и предпочитали чистые клешни. Разница оказалась статистически значимой: приступы уменьшились в несколько раз.
Сравнивая это с другими формами защиты у насекомых, исследователи отмечают, что защита потомства обычно включает в себя химические сигналы или поведение, а не симбиоз с микроорганизмами. В этом случае грибы не причиняют жукам вреда, но могут распространяться вместе с клешнями. Это пример взаимовыгодный симбиозкогда оба участника выигрывают.
Почему ученые так долго ошибались? Потому что наросты на ногах жуков визуально напоминали сенсорные структуры, известные у других видов. Только современный микроскопический анализ позволил увидеть нити мицелия, а не нервные окончания.
Экологическая взаимозависимость
Это открытие расширяет наше понимание роли микроорганизмов в экологии насекомых. Симбиоз жуков и грибов напоминает взаимоотношения муравьев-листорезов и грибов, которые они выращивают в своих муравейниках. Но разница в том, что жуки Мегименум грациликорн грибы обитают непосредственно на теле насекомого, а не в отдельной среде.
С другой стороны, паразитические осы для размножения зависят от наличия открытых гнезд. Если грибы ограничивают доступ к яйцам, это может повлиять на популяцию ос и даже на баланс экосистем.
Может ли подобная стратегия распространиться на других насекомых? Наверное, да: в природе известны случаи, когда грибы выступают союзниками, например с тлей и божьими коровками. Но столь сложный уровень структурного сосуществования, когда организм растет именно на теле хозяина, пока редок.
Ошибки наблюдателя и их последствия
На протяжении десятилетий энтомологи считали такие наросты признаком слуха. Эта ошибка повлияла на интерпретацию поведения жуков: их считали чувствительными к вибрациям, хотя на самом деле самки лишь защищали клешни.
Подобная ситуация уже имела место в истории науки. Например, органы некоторых комаров долгое время считались терморецепторами, пока не было обнаружено, что они участвуют в химическом восприятии углекислого газа. Неправильная интерпретация функций органов насекомых нередка, поскольку многие системы выполняют одновременно несколько ролей.
Когда новые технологии позволяют детально рассматривать микроструктуры, традиционные теории рушатся. Это произошло и здесь: грибы, которые раньше путали с ростом кожи, оказались активной частью защитного механизма.
Как работает защита от грибов?
Исследователи описали несколько этапов взаимодействия жуков и грибов:
-
На задних лапах самки развивается колония симбиотических грибов.
-
Готовясь к кладке, самка переносит в яйца часть грибкового материала.
-
Грибница быстро разрастается и образует микрослой вокруг кладки.
-
Споры плесени выделяют вещества, отпугивающие паразитов.
-
После вылупления личинок грибы получают новые источники питания и продолжают распространяться.
Такое сотрудничество напоминает естественная форма биотехнологии — насекомые используют микроорганизмы для защиты, даже не осознавая этого. По такому же принципу фермеры используют полезные грибы для защиты растений от вредителей.
Что, если симбиоз исчезнет?
Если по каким-то причинам грибы перестанут размножаться на теле жуков, потомство уже не будет иметь естественной защиты. Тогда паразитизм ос-паразитов резко возрастет, что приведет к уменьшению их численности. Мегименум грациликорн. Это, в свою очередь, изменит структуру пищевых цепочек, поскольку эти жуки входят в рацион ряда птиц и пауков.
Можно ли поддерживать симбиоз искусственно? Теоретически да. В лабораторных условиях можно выращивать грибы и внедрять их в новые популяции жуков. Этот подход уже обсуждается для сохранения редких видов насекомых, зависящих от микробиоты.
Распространенные заблуждения
Главным заблуждением является убеждение, что жуки и грибы всегда находятся в конфликте друг с другом. Фактически, беспозвоночные часто демонстрируют взаимовыгодные формы сосуществования: грибы обеспечивают химическую защиту, а хозяин обеспечивает транспорт и питание.
Еще одно заблуждение – считать симбиоз совпадением. На практике они формируются эволюционно, иногда на протяжении миллионов лет. Система «жук-гриб». Мегименум грациликорн показывает, как паразитизм может привести к сопротивлению, которое принесет пользу обоим партнерам.
Биологический контекст и последствия открытия
Открытие японских ученых – это не просто выяснение анатомии одного вида. Это пример того, как тонкие экологические связи могут изменить научное понимание функций живых организмов. Такие выводы имеют практическое значение для биотехнологии и защиты сельского хозяйства. Защитные механизмы грибков можно использовать для создания новых биоинсектицидов, безвредных для экосистем.
Как это могло повлиять на науку в целом? Новые данные заставят нас пересмотреть наши представления о сенсорных структурах других насекомых. Возможно, некоторые из них выполняют микробиологические, а не сенсорные функции. Это открывает направление для новых исследований на стыке микологии и энтомологии.
