Ученые выяснили, как паразитическим грибам удается манипулировать поведением муравьев. Оказалось, грибы строят в теле муравья трехмерную сеть из гифов (грибных нитей), но при этом оставляют его мозг нетронутым.

Мышечное волокно муравья, оплетенное нитями паразитического гриба (с) Hughes Laboratory / Penn State.Об этом говорится в статье американских специалистов из Университета штата Пенсильвания, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Отношения гриба Ophiocordyceps unilateralis и муравьев-древоточцев Camponotus являют собой один из самых поразительных примеров того, как примитивный паразит может манипулировать поведением жертвы, которая значительно превосходит его по степени организации.

Гриб, заражая муравьев, заставляет их уходить из муравейника и прикрепляться челюстями к листьям растений недалеко от земли, где повышенная влажность благоприятствует развитию спор. После того, как муравей вцепляется в лист, из его головы вырастает плодовое тело гриба.

Авторы статьи решили выяснить, как грибу удается превратить муравья в послушную марионетку. Для этого они с помощью микротома делали микроскопические срезы через тело зараженного насекомого. Расстояние между плоскостью срезов составляло всего 50 нм.

Сфотографировав каждый срез, ученые создали трехмерную реконструкцию внутренних органов муравья. Оказалось, все они буквально оплетены гифами гриба - его клетки врастают в голову, грудь, брюшко и ноги муравья. Многие из грибных клеток связаны между собой, образуя общую сеть.

Мышечные волокна зараженного муравья также оплетены грибными нитями. Фактически, единственной частью тела муравья, свободной от них, остается его мозг.

«Обычно у животных поведение контролируется мозгом, который посылает сигналы к мышцам, но наши результаты показывают, что паразит манипулирует хозяином из периферии. Подобно тому, как кукловод дергает за ниточки конечности марионетки, так и гриб контролирует мышцы муравья, чтобы шевелить его ногами и челюстями», -- пояснил Дэвид Хаггс, соавтор статьи.

Продолжительность жизни муравья-древоточца резко уменьшается если его изолировать от своих собратов. В среднем изолированные муравьи живут всего 6 дней, тогда как муравьи в коллективе - 66 дней. Даже наличие единственного сородича или нескольких личинок существенно увеличивает продолжительность жизни муравьев до 29 и 22 дней.

Подробнее...

Энтомологи выяснили, почему муравьи быстро погибают, будучи изолированными от своих собратьев. Оказалось, что повышенная смертность муравьев-одиночек объясняется их гиперактивностью.

Муравей-древоточецК такому выводу пришли швейцарские специалисты из Лозаннского университета, чья статья опубликована в журнале Behavioural Ecology and Sociobiology.

Известно, что у многих социальных млекопитающих, попавших в изоляцию, развиваются сердечнососудистые заболевания и диабет. Авторы статьи решили выяснить, как одиночество сказывается на ближневосточных муравьях-древоточцах Camponotus fellah.

В ходе эксперимента ученые содержали муравьев в группах по десять особей, по двое и по одиночке. Также они подсаживали к муравьям-одиночкам личинок. Поведение насекомых постоянно записывалось на видео.

Выяснилось, что в среднем изолированные муравьи живут всего 6 дней, тогда как муравьи в коллективе - 66 дней. Даже наличие единственного сородича или нескольких личинок существенно увеличивает продолжительность жизни муравьев до 29 и 22 дней соответственно.

Проанализировав поведение насекомых, ученые выяснили, что особи-одиночки движутся существенно больше муравьев, живущих в коллективе. В среднем изолированные муравьи пробегают за день в 2 раза больше, причем чаще всего они беспорядочно двигаются вдоль стен лотка с пищей.

Беспорядочная активность, на которую накладываются сбои в пищеварении, является основной причиной истощения и быстрой смерти муравьев-одиночек, считают исследователи.

Источник: infox.ru

Палеонтологи обнаружили первое ископаемое свидетельство паразитирования «зомбирующего» гриба на муравьях. Оказалось, что грибы впервые овладели мозгом муравьев десятки миллионов лет назад.

Об этом говорится в статье американских и немецких ученых, опубликованной в журнале Biology Letters.

Одним из самых впечатляющих примеров паразитизма является ассоциация гриба Ophiocordyceps unilateralis и муравьев-древоточцев из рода Camponotus. Гриб, заражая этих насекомых, заставляет их уходить из муравейника и прикрепляться челюстями (мандибулами) к листьям растений недалеко от земли, где повышенная влажность благоприятствует развитию спор. После того, как муравей вцепляется в лист, из его головы вырастает плодовое тело гриба.

Авторы статьи, изучая образцы ископаемой флоры из карьера Мессель на юге Германии, обнаружили лист растения Byttnertiopsis daphnogenes (семейство Мальвовые) с характерными парными дырочками вдоль жилок. Именно такие следы в наши дни остаются от муравьев-зомби, когда они закрепляются на листьях. Из этого ученые сделали вывод, что уже в среднем эоцене, 48 миллионов лет назад (возраст отложений Месселя) грибы паразитировали на муравьях.

По словам исследователей, в Месселе не находили муравьев рода Camponotus, однако они известны из балтийского янтаря, который образовался примерно в то же время. Большое количество парных отверстий на листе говорит о значительной концентрации муравьев-зомби, что нередко наблюдается и в наши дни – так, в дождевых лесах Таиланда их плотность может достигать 26 особей на квадратный метр.

Источник: infox.ru

Летучие мыши, откликающиеся на имя большие мышехвосты, как и многие их сородичи, впадают в зимнюю спячку, для чего в течение лета активно накапливают жировые запасы. Однако и запасы эти, и способ их аккумуляции весьма необычны и отличают мышехвостов не только от других рукокрылых, но и вообще от зверей, впадающих в анабиоз. 

Большой мышехвост с муравьиным «пирсингом» на морде. (Здесь и ниже фото Eran Levin / University of Arizona.) Большие мышехвосты питаются самыми разными насекомыми, которых им удаётся поймать в воздухе, от жуков до бабочек. Но на первой неделе июля их диета резко меняется: зверьки переходят почти полностью на муравьёв-древоточцев Camponotus sanctus. Как известно, у всех муравьёв в определённое время крылатые самцы и самки вылетают из гнёзд, чтобы спариться, после чего самцы погибают, а самки садятся на землю и основывают новые колонии. Вылет из гнезда обычно происходит сразу во всех колониях региона и подчиняется климатическим условиям вроде температуры воздуха и влажности. И вот на «стаи» вылетевших Camponotus sanctus набрасываются большие мышехвосты.

Большие мышехвосты на ночлеге. Муравьи Camponotus sanctus вовсе не малыши, вытягиваются до 1,5–2 см, а потому могут доставить много неприятностей летучим мышам своими жвалами и муравьиной кислотой. По словам Эрана Левина (Eran Levin) из Аризонского университета(США), который много лет изучает мышехвостов, случается, что перед неизбежной гибелью насекомым удаётся выколоть глаз летучей мыши. Часто на морде зверьков остаётся своеобразный пирсинг из муравьиных голов, которые так и висят, вонзив в кожу мышей мощные жвалы. Однако мышехвосты фанатично преследуют крылатых муравьиных самок. По сути, это единственный вид млекопитающих, который синхронизировал свои пищевые привычки с довольно своеобразным жизненным циклом муравьёв. 

Причина же такой любви к муравьям в том, что их матки необычайно питательны: их жировые запасы могут достигать половины массы тела. Питаясь муравьями, мышехвосты за три недели удваивают свой вес, в свою очередь аккумулируя жир у основания хвоста. Этот помогает им перезимовать, однако тут есть некий парадокс в том, что за жир откладывают эти рукокрылые.

Считается, что для зимовки животные предпочитают ненасыщенные жиры, так как при низких температурах они не застывают. Насыщенные жиры, напротив, склонны затвердевать при похолодании. Однако, как обнаружили Эран Левин и его коллеги, большие мышехвосты получают от муравьёв почти исключительно насыщенные жиры. И вообще, по содержанию таких жировых запасов эти летучие мыши оказались чемпионами среди млекопитающих. 

По мнению зоологов, запасать на зиму именно насыщенные жиры больших мышехвостов заставили экологические особенности тех мест, где они зимуют. Мышехвосты обитают на Аравийском полуострове, на севере Египта, в Израиле; на зимовку они собираются в тёплых пещерах Иорданской долины, где температура не падает ниже 20 ˚C. В этих пещерах мышехвосты проводят без воды и еды долгие пять месяцев. 

Исследователи утверждают, что любовь к насыщенным жирам возникла у больших мышехвостов из-за относительно высокой температуры среды во время зимовки. То есть дело не только в том, что проблема застывания или незастывания жировых запасов для этих животных неактуальна, но ещё и в том, что им нужны лишь насыщенные жиры, дабы смягчить действие сравнительно высокой температуры во время спячки.

Конкретные физиологические механизмы тут ещё изучать и изучать, но, так или иначе, склонность мышехвостов откладывать «неподходящие» жиры — явно адаптивный механизм.

Что же до интереса учёных к этим летучим мышам, то он вполне объясним: считается, что анабиоз жёстко связан с понижением температуры, однако большие мышехвосты убеждают нас в обратном, и, кто знает, вдруг изучение этих зверьков поможет раскрыть новые, до сих пор неизвестные особенности этого физиологического состояния.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Трудно представить себе более странную дружбу, чем та, что существует между муравьями Camponotus schmitzi и насекомоядным растением Nepenthes bicalcarata!

Ловчий кувшин N. bicalcarata. (Фото sudha_singh.)Растение это, как и другие виды непентесов, получает питательные вещества из насекомых, которые попадают в специальный ловчий кувшин — модифицированный лист, наполненный пищеварительным соком. Между тем муравьи Camponotus schmitzi без страха путешествуют по скользким поверхностям растительной ловушки, свободно плавают и ныряют в пищеварительных жидкостях, добывая нектар и отбирая у растения часть добычи, не сумевшей выбраться из ловушки.

Camponotus schmitzi предпочитают жить рядом с Nepenthes bicalcarata, и выгода для муравьёв от такого соседства очевидна. Долгое время биологи полагали, что муравьи просто обкрадывают хищные растения, пока вдруг не обнаружилось, что и растения получают «навар» от этого содружества: непентесы, рядом с которыми жили муравьи, были крупнее, чем те, что росли без муравьёв под боком. 

Муравей C. schmitzi ныряет за личинками комара, плавающими в ловчем кувшине непентеса. (Фото Otopteryx.)Группа исследователей под руководством Вальтера Федерле из Кембриджского университета (Великобритания) решила выяснить, как именно муравьи помогают насекомоядным непентесам.

Во-первых, польза от муравьёв состоит в том, что они поддерживают ловушки растений в чистоте, следят, так сказать, за гигиеной непентесов. Во-вторых (и это, по мнению исследователей, важнее), оказалось, что Camponotus schmitzi вылавливают из кувшинов Nepenthes bicalcarata личинок комаров, которые живут в жидкости, наполняющей эти ёмкости, и действительно обкрадывают растения, поедая попавшуюся добычу.

 Личинки комаров, как известно, развиваются в воде, а потому в кувшинах непентесов много непрошеных гостей. С помощью радиоактивных изотопов азота учёные проследили интенсивность поступления питательных веществ в растения в присутствии или без муравьёв. В присутствии Camponotus schmitzi поток питательных веществ в Nepenthes bicalcarata существенно возрастал. И, как особо подчёркивают исследователи в веб-журнале PLoS ONE, это происходило вовсе не потому, что растения начинали переваривать самих муравьёв, а как раз из-за уничтожения личинок-грабителей.

Получается следующая схема: хищные растения, сами того не желая, предоставили инкубатор для личинок комаров, которые начали отбирать добычу у самих растений, но тут пришла помощь в виде ныряющих муравьёв Camponotus schmitzi, которые стали уничтожать паразитов и заодно следить за гигиеной непентесов. В итоге и непентесы сыты, и муравьи, и все довольны — кроме, разве что, комариных личинок.

Истчоник: КОМПЬЮЛЕНТА

Исследователи из Лозаннского университета (Швейцария) сумели проследить за карьерой рабочих муравьёв в колонии древоточцев Camponotus fellah. Для этого нужно было наблюдать за перемещениями каждого муравья, а также за его взаимоотношениями с другими особями. Обычными методами — «на глаз» — сделать это невозможно. Поэтому учёные пошли на уловку: они снабдили насекомых крохотными метками с уникальным штрихкодом. Экспериментальные колонии — в каждой более ста особей — жили в плоских ящиках-«квартирах», накрытых сверху прозрачным материалом. Специальные камеры круглосуточно следили за движениями муравьёв, а компьютер по штрихкоду позволял наблюдать за каждым из сотни насекомых.

Муравей-рабочий со штрихкодом на спине (фото Alessandro Crespi / Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne).После анализа перемещений и социальных контактов всех муравьёв (а за 41 день эксперимента социальных контактов, например, накопилось 9,4 млрд) обнаружилось, что внутри рабочей касты есть своеобразные специализации. 40% рабочих проводили всё время с маткой и её потомством, 30% были добытчиками, разыскивавшими пищу, а оставшиеся служили уборщиками, и чаще всего их можно было обнаружить около скоплений мусора.

При этом обязанности у каждого муравья с возрастом менялись. Как пишут исследователи в журнале Science, рабочие-няньки были самыми молодыми, уборщики — постарше, а добытчики были старше и тех и других. То есть рабочий менял специализации: от няньки до добытчика (хотя, с точки зрения человека, вершиной карьеры должна считаться скорее близость к королеве, то есть должность няньки). Но такая «карьерная лестница» не была строго обязательной: по словам Даниэлы Мерш, которая вместе с коллегами экспериментировала с муравьями, среди нянек попадались довольно старые особи, а среди добытчиков можно было разглядеть зелёную молодёжь.

Даже когда камера с потомством и вход в колонию располагались рядом, рабочие-няньки и рабочие-добытчики всё равно не смешивались друг с другом. Такое разделение, наверное, нужно, к примеру, для предотвращения эпидемий — всё-таки добытчики могут принести из-за пределов колонии не только пищу, но и болезни. С другой стороны, имея собственный пункт сбора, рабочие-добытчики могут эффективнее общаться и передавать друг другу информацию, чем если бы им приходилось искать своих по всей колонии. Рабочие-уборщики, наоборот, попадались в разных местах гнезда, хотя больше всего их было возле мусорных свалок. Такая организация поддерживалась в колонии даже в экспериментальных условиях, где муравьям под жильё было отдано небольшое и простое по устройству гнездо.

Подобное «карьерное продвижение» есть также у пчёл, у которых в няньках ходят особи помоложе, а в добытчиках — постарше. Однако, по-видимому, это характерно не только для пчёл, но и вообще для социальных насекомых. Впрочем, авторы, пока не готовые делать слишком глобальные выводы, в ближайшем будущем намерены провести подобные наблюдения за другими видами муравьёв. Кроме того, учёных интересует открытый вопрос о том, как происходит смена специализаций и влияет ли предыдущая профессия на время и процедуру такой «переквалификации».

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Американские учёные описали четыре новых вида «зомбифицирующих» грибов.

Мёртвый муравей, вцепившийся в лист, и плодовое тело гриба-паразита (фото Harry C. Evans / Simon L. Elliot / David P. Hughes)   Грибы рода кордицепс —   один из самых интригующих организмов не только среди грибов, но и, пожалуй, всех   живых существ. Это спорыньёвые грибы, паразитирующие на различных насекомых — бабочках, мухах и муравьях.

    О, по жизненному циклу вида   кордицепс однобокий (Сordyceps unilateralis) можно снимать фильм ужасов! Его споры   поражают муравьёв, которые имели несчастье оказаться рядом со зрелым грибом:   после этого насекомые, ведомые химическими веществами гриба, покидают колонию и   отправляются на поиск удобного для развития «хозяина» места. Им является обратная сторона древесного листа, причём на строго определённой высоте — гриб чувствителен к влажности.

    Муравей намертво впивается в   центральную жилку листа, и с этого момента гриб может приступать к размножению.   В процессе развития плодового тела и формирования спор гриб пользуется тканями   насекомого, однако благоразумно не трогает мышцы челюстей, что позволяет мёртвому муравью с грибом не упасть с листа на землю. Из головы насекомого   высовывается плодовое тело гриба и ждёт новую жертву, чтобы заразить её спорами.   Столь детальный контроль поведения муравья со стороны грибов и дал повод назвать их «зомбификаторами».

    Описанные Дэвидом Хьюзом из Пенсильванского   университета четыре новых вида   кордицепса живут в дождевых тропических лесах Бразилии, где паразитируют каждый   на строго определённом виде муравьёв-древоточцев. Споры гриба могут заразить муравья только одного, специального, вида. Два из четырёх свежеоткрытых вида демонстрируют отклонение   от привычной схемы, когда из головы мёртвого насекомого прорастает одна «ножка»  со спорами. Они развиваются по всему телу муравья, особенно в местах соединения   члеников ног. Статья, описывающая новые виды грибов, появилась в сетевом издании PlosOne.

    Учёные, впрочем, отмечают: как   минимум один из открытых видов может вскоре исчезнуть, что связано с понятными   изменениями климатических условий в зоне бразильских тропических лесов. Если   сами муравьи могут вынести снижение влажности и повышение температуры, то их   удивительные «зомбификаторы», увы, нет.

Источник:  КОМПЬЮЛЕНТА

Биологи показали, как гриб управляет поведением муравья и «подбирает могилку» инфицированному насекомому. Теперь ученые озабочены поисками молекулярных механизмов и грибных генов, которые помогают муравьям умереть в нужном месте и в нужной позе.

Camponotus ligniperdaЗоологи, энтомологи (ученые – насекомоведы) и микологи (ученые – грибоведы) под руководством Дэвида Хьюджса (David P. Hughes) из Университета Пенсильвании(Penn State University) изучают муравьев-древоточцев — Camponotus.Тех самых трудолюбивых и относительно безвредных членистоногих, которые по крошечкам растаскивают заготовленную древесину и пни.

В принципе, команду Дэвида Хьюджса интересует не как живут, а как умирают членистоногие трудяги. Так, некоторые муравьи Camponotus leonardi погибают необычно: уцепившись «зубами» за жилки растения, с нижней стороны листа. Укусы от умерших муравьев ученые обнаружили даже на растительных остатках возрастом полсотни миллионов лет.

Гриб растет из муравья

«Гриб — кордицепс однобокий (Ophiocordyceps unilateralis) —поражает нервную систему муравья, превращая трудолюбивого солдата в асоциального зомби: зараженное насекомое покидает колонию, спускается с дерева на землю и закрепляется на каком-нибудь листе, впиваясь жвалами (мандибулами) в жилку растения. Ухватившись жвалами за листок, муравей-зомби погибает. Через некоторое время из головы насекомого вырастает плодовое тело того самого гриба, споры которого превратили его в зомби», — пишет Дэвид Хьюджес в новой статье,посвященной предсмертным хождениям больных муравьев.

Ученые объясняют, что пока трупик насекомого висит вниз головой, на высоте около двадцати пяти сантиметров, проросший гриб созревает и начинает «трещать по швам»: споры рассыпаются на лесную подстилку и других муравьев. То есть болезнетворный гриб не просто прорастает в голове насекомых: мозговая плесень использует своего хозяина для развития и распространения. «Муравей, зависший над землей – идеальная среда для размножения и развития гриба, — поясняют ученые. – Здесь и влажность высокая (до 95%), и питательных веществ достаточно».

Мозги и мышцы заплесневели

В работе, результаты которой появились в статье «Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection», ученые исследовали предсмертное поведение и морфологические изменения инфицированных тайских муравьев. Ученые отмечают, что, как и было описано ранее, инфицированные муравьи отличаются «неординарным поведением»: они уходят туда, куда здоровые насекомые не суют свой нос – в лесную подстилку, поближе к зеленым частям растения, на которых они и умирают. Впрочем, одиночные здоровые муравьи тоже иногда забегают в лесную подстилку, но снова возвращаются в логово– в деревья, на высоту более 1,5 метров. Энтомологи отмечают, что такие «залетные муравьи» и страдают от Ophiocordyceps unilateralis, а те, что «сидят дома» не сталкиваются с инфекцией и не болеют.

Инфицированные членистоногие бродят по лесу в одиночку. Они спотыкаются, падают и, похоже, вообще идут туда, куда получится: «У муравьев начинаются мышечные судороги и они не могут совладать со своими конечностями», —объясняют авторы нового исследовании. Интересно и то, что приготовившиеся к смерти насекомые уходят от муравейника и начинают искать «могилу» в утренние часы: «Больные муравьи активны с 9.30 до 12.45, — конкретизируют ученые. – Они подчиняются солнечному ритму».

Ученые обращают внимание, что инфицированные муравьи не агрессивны и не проявляют интереса или воинствующего настроя к соперникам, осам и мухам. Впрочем, и на них хищники не заглядываются: «Даже пауки не охотятся на больных муравьев», — пишут исследователи.

Биологи изучили тела муравьев, готовых намертво вцепиться в зеленый лист. Оказалось, что к этому моменту нервная система, сосуды и мышцы муравья просто окутаны гифами гриба. Фактически, еще при жизни муравей плесневеет изнутри. Причем, Ophiocordyceps unilateralis не разрушает ткань: гифы оплетают внутренние органы, отдельные мышцы и сосуды. Таким способом гифы гриба нарушают связь органов с нервными окончаниями. На клеточном уровне гриб вызывает энергетический кризис клеток: в мышцах инфицированных муравьев снижается количество митохондрий.

Ученые объясняют, что все описанные морфологические и поведенческие изменения больного муравья – приспособление гриба, который «говорит», что и как нужно сделать, чтобы умереть в нужном месте и в нужной позе. Так, гриб «добивает» мышечные клетки в момент, когда муравей вцепился в лист. Получается, что насекомое не может жвалы раскрыть (мышцы ведь парализованы). Вот и висит бедняга несколько часов, пока не издохнет. Правда, ученые пока не могут объяснить, как муравей выбирает место своего предсмертного укуса; почему его тянет к зелени и утренней активности. «Мы попытаемся разобраться с механизмами,с помощью которых грибы манипулируют муравьями», — резюмируют авторы исследования, с интересными подробностями которого можно ознакомиться здесь.

Читайте о недавно открытых новых видов грибов кордицепсов.

Источник: Infox.ru