Головастый муравей (Pheidole megacephala) считается одним из самых агрессивных видов муравьев в мире. Как следует из названия, их колонии включают муравьев-солдат с непропорционально большими головами. Их гигантские, мускулистые головы снабжены мощными нижними челюстями, которые они используют для атак на других муравьев и разрезания добычи. В новом исследовании ученые сообщают, что колонии головастых муравьев производят больше солдат, когда сталкиваются с другими муравьями, чтобы дать отпор.
Новые результаты опубликованы в «Биологическом журнале Общества Линнея».
Головастые муравьи – мировые туристы, следующие за людьми. Ученые нашли их в более чем 1 600 местах по всему миру. Их прибытие в теплую местность (они не выносят холодную погоду) приговор к неизбежной гибели для местных муравьев, пауков, жуков и других беспозвоночных, которые не привыкли к их методам ведения войны.
«Если вы ищете самые агрессивные виды, то муравьи часто появляются в этих списках, а головастые муравьи являются одними из наиболее опасных, — сказал профессор энтомологии и начальник отдела биологии животных Университета Иллинойса Эндрю Суарес, который возглавлял новое исследование совместно с доктором Биллом Уиллсом. — Они очень агрессивны. И в отличие от многих местных муравьев, они производят большое количество маток, поэтому имеют невероятно высокий потенциал для воспроизводства».
Головастые муравьи распространяются, собирая несколько гнезд, сотрудничают в защите, воспроизводстве, территориальной экспансии и запасании продовольствия.
Солдаты и не солдаты в колонии Pheidole megacephala — братья, так что генетические изменения не определяют их различающейся морфологии. Изменения в питании во время развития, прежде всего, ответственны за разницу их форм и размеров, сказал Суарес.
«Мы знаем, что можно дифференцированно кормить личинок, вследствие чего изменится уровень гормонов, которые запускают совершенно разные пути развития, так что если насекомое получило гигантскую голову, то стало большеголовым муравьем-солдатом, а не маленьким работником», — сказал он.
Команда хотела бы знать, заставят ли средовые факторы, такие как присутствие других агрессивных муравьев, рост колонии головастых муравьев, производить больше солдат. Для изучения этого они рассмотрели муравьев пяти регионов: Австралия, Флорида, Гавайи, Маврикий (остров у юго-восточного побережья Африки) и Южная Африка.
«Гавайи интересен тем, что там нет местных муравьев, таким образом, представители местной фауны насекомых и членистоногих не адаптированы к работе с социальными насекомыми, — сказал Уиллс. — Но муравьи в Австралии очень разнообразны и являются доминирующими».
При исследовании местности во Флориде, Маврикии и ЮАР ученые обнаружили, что муравьи здесь представляют своего рода промежуточное состояние, не такие ожесточенные или разнообразные, как муравьи Австралии.
Ученые обнаружили, что среди большеголовых солдат и не солдат крупнейший вырос в Австралии, а самый маленький — на Гавайях. В среднем, австралийские головастые муравьи были в три раза массивнее, чем их эквиваленты на Гавайях..
Генетический анализ показал, что муравьи во всех местах проведения исследования были тесно взаимосвязаны, что исключает возможность того, что изменение размера было результатом долгосрочной эволюции.
«Это показывает, что они в состоянии приспосабливаться к новой среде сравнительно быстро, — сказал Суарес. — То, что это может произойти так быстро, и захватывающе, и страшно».
Головастые муравьи производят больше работников в ответ на внешние сигналы, но они не генерируют большую долю солдат в любой из местностей, сказал Суарес.
Исследователи предполагают, что муравьи используют химические сигналы, называемые феромонами, чтобы определить, когда гнездо имеет правильное соотношение солдат и работников. Если это окажется так, ученые смогут контролировать химические сигналы муравьев, не нарушая окружающую экологию.