Наблюдения за аргентинскими муравьями Linepithema humile показали, что они справляются с «решением» популярной задачи о ханойской башне.

Аргентинские муравьи набросились на мёд. (Фото aroid.) В этой головоломке игроку даются три стержня и некоторое число дисков разного размера, нанизанных на один из стержней и расположенных в порядке убывания диаметра. Башню необходимо как можно быстрее перенести на один из свободных стержней, соблюдая два простых правила: не допускается за один ход перемещать на другой стержень более одного диска и класть больший диск поверх меньшего.

Муравьиный вариант головоломки никаких дисков, конечно, не содержит, а возможные решения представлены в виде путей разной длины в лабиринте. В природе насекомые решают аналогичные задачи, связанные с поиском пути от колонии к источнику питания, с помощью выделяемых ими и постепенно испаряющихся феромонов. На длинных тропах концентрация феромонов оказывается снижена, и муравьи выбирают более короткие решения, в итоге приходя к оптимальному.

В новых экспериментах, выполненных биологами из Сиднейского и Уппсальского университетов, Linepithema humile должны были выбрать путь к еде, расположенной в противоположном конце лабиринта, из 32 768 вариантов. Наиболее короткими были две тропы.

На решение задачи муравьям давали один час, и практически во всех случаях они успевали за отведённое время отыскать один из оптимальных путей. После этого учёные блокировали найденную тропу и открывали новые секции лабиринта. Сначала насекомые просто модифицировали свой привычный путь и огибали незнакомое препятствие, проходя по неоптимальному маршруту, но ещё через час они, к удивлению авторов, снова выходили на кратчайшую тропу. «Мы не ожидали таких результатов в опыте с аргентинскими муравьями, которые, как было принято считать, могут использовать только один феромон», — признаётся один из участников исследования Крис Рид (Chris Reid).

Учёным также удалось выяснить, что животные лучше справляются с заданием, если их перед тестированием запустить в лабиринт, в котором нет пищевой приманки. Очевидно, «исследовательский феромон», выделяемый изучающими новую территорию муравьями, помогает им быстрее адаптироваться к изменяющимся условиям.

Биологи надеются, что результаты их работы помогут в разработке новых муравьиных алгоритмов, предназначенных для поиска маршрутов на графах. Таким алгоритмам совершенно точно не помешает гибкость, проявленная Linepithema humile.

Полная версия отчёта опубликована в издании Journal of Experimental Biology.

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Четыре научные группы практически одновременно представили черновые варианты расшифровки генетических последовательностей красного огненного муравья Solenopsis invicta, аргентинского муравья Linepithema humile, бородатого муравья-жнеца Pogonomyrmex barbatus и муравья-листореза Atta cephalotes.

Pogonomyrmex barbatus (фото Joseph Berger) Три статьи ([1], [2], [3]) будут опубликованы в одном из ближайших выпусков журнала Proceedings of the National Academy of Sciences. Четвёртая работа, посвящённая Atta cephalotes, появится 10 февраля в издании PLoS Genetics.

Публикация расшифрованных геномов должна, как надеются учёные, помочь в борьбе с опасными инвазивными видами насекомых, к которым относятся Solenopsis  invicta и Linepithema humile. Здесь обязательно понадобятся данные о генах, обеспечивающих муравьям прекрасно развитое обоняние, и такая информация уже начинает поступать. Самым развитым в этом плане оказался аргентинский муравей: при рассмотрении 16 344 его генов исследователи выделили сразу 367 генов обонятельных рецепторов (к примеру, у медоносной пчелы их «всего» 174). За вкусовые рецепторы у Linepithema humile отвечают 116 генов (у пчелы — 10).

Генетики также пытаются понять, как можно нарушить социальную структуру колонии членистоногих и лишить их возможности нормально размножаться. В новых работах показано, что у муравьёв действует уже известный специалистам механизм определения роли насекомого в сообществе — метилирование ДНК.

Сейчас учёные приступают к сравнению геномов, в котором участвуют и две последовательности, расшифрованные в августе прошлого года и принадлежащие муравьям Harpegnathos saltator и Camponotus floridanus

Источник: КОМПЬЮЛЕНТА

Недавно американские ученые выяснили, каким образом местные виды муравьев борются с наглым захватчиком, аргентинским муравьем. Нашествие этого вредителя из Южной Америки не могут остановить даже люди. А вот муравьям это под силу. Они применяют своеобразное химическое оружие, которое для них самих не является смертельным. Но для пришельца это яд.               

Аргентинский муравей (Linepithema humile) ухаживает за тлей    Аргентинский муравей (Linepithema humile), хоть ростом невелик (всего-то 2-3 мм), но весьма неприятен. И в первую очередь от него страдают садоводы. Дело в том, что, как и многие другие муравьи, он чрезвычайно любит питаться сладкими выделениями тлей, а также щитовок и червецов. Эти же насекомые, как мы знаем, являются вредителями растений, стебли, листья и корни которых они прокалывают своими хоботками и высасывают из них соки. Что там говорить, всего одна семейка зловредной тли филлоксеры (Dactylosphaera vitifoliae) способна за лето уничтожить целый виноградник!

    Аргентинские же муравьи не только охраняют этих вредителей от хищников, но и ухаживают за ними, совсем как аргентинские гаучос (так там называют ковбоев) за коровами. Под их присмотром тли чувствуют себя превосходно и активно размножаются, что приводит к полной плодово-ягодной катастрофе. А поскольку семьи у аргентинских муравьев огромные, они насчитывают миллиарды особей (так, например, одна гигантская колония этих муравьев в США, состоящая из нескольких тысяч связанных друг с другом гнезд, простирается на 900 км вдоль побережья Калифорнии). Так что, сами понимаете, и "дойных" тлей им нужно много.

    Проблема распространения аргентинского муравья особенно остро встала к концу XIX века, когда этот муравей, прежде живший лишь в пампасах и субтропических лесах Южной Америки, начал с помощью человека постепенно завоевывать мир. Сначала он объявился в Центральной Америке, затем — на юге США, а оттуда перебрался в Европу и Восточную Азию.

    В советские времена работникам зоокарантинных служб удавалось успешно отражать его попытки перейти границы СССР, однако сейчас ситуация изменилась. По некоторым сообщениям, небольшие колонии этих муравьев уже имеются в Приморье. Кроме того, в "зоне риска" оказалась соседствующая с нами Украина — этих муравьев периодически вылавливают и уничтожают энтомологи Одессы и Севастополя. Но долго ли они смогут сдерживать его натиск?

    Почему же этот муравей смог так широко распространиться по всему миру? Во-первых, потому, что он, в отличие от большинства других субтропических видов, умеет переживать холодные зимы. Муравейники этого вида обладают крупными подземными камерами, в которых обитатели гнезда без всяких проблем зимуют (обычно у субтропических муравьев таких "зимовочных гостиниц" не наблюдается).

    Кроме того, эксперименты показали, что внутривидовая агрессивность среди этих муравьев очень низкая. Когда рабочие из одного гнезда встречают фуражиров из соседнего, то они не пытаются прогнать их, а наоборот, вступают с ними в дружеские контакты. Также было замечено, что если фуражир случайно зайдет внутрь ну совсем не своего гнезда, то его никто не прогонит — наоборот, иногда даже покормят. Из-за этого у аргентинских муравьев достаточно часто наблюдаются так называемые "суперколонии" — сообщества, в которые объединяются несколько гнезд, чье население происходит от разных самок-основательниц (калифорнийское поселение в США, о котором мы говорили выше — как раз типичная суперколония). Интересно, что при таком объединении не только рабочие особи, но и царицы вполне себе мирно уживаются друг с другом.Ложный медовый муравей (Prenolepis imparis) атакует аргентинского муровья

    А вот к другим муравьям аргентинцы, как правило, весьма нетерпимы. Они постоянно совершают набеги на соседей, разоряют их муравейники и убивают или изгоняют их владельцев. При этом им удается справляться даже с весьма крупными и агрессивными видами-конкурентами, поскольку аргентинцы, что называется, "берут числом" — в набеге обычно участвует несколько десятков тысяч особей! Неудивительно, что там, где обитают эти захватчики, они практически полностью вытесняют местные виды. Никому из них не под силу дать отпор этим аргентинским "мачо". Кроме, пожалуй, что, ложного медового муравья (Prenolepis imparis).

    Этот муравей, которого еще из-за устойчивости к холодам называют зимним, обитает в степной зоне и листопадных лесах США, а также часто встречается в парках на территории университетских городков. Именно там недавно студенты Стэнфордского университета (США) из группы энтомолога Деборы Гордон, наблюдая за знакомым им поселением зимнего муравья, как-то раз увидели странную картину — недалеко от муравейника вся территория была просто усыпана трупами аргентинских муравьев, которых запасливые фуражиры деловито утаскивали внутрь гнезда. Интересно, что через несколько дней эта ситуация повторилась. Стало ясно, что аргентинцы несколько раз пытались атаковать колонию зимних муравьев, однако всегда каким-то таинственным образом хозяевам удавалось отбить нападение, причем нанеся большой урон противнику. Но как они смогли это сделать?

    И вот один раз исследователям удалось увидеть саму битву. Аргентинские муравьи атаковали, что называется, "лавой", однако дозорные заметили приближение этой орды достаточно далеко от самого гнезда и сразу дали знать в муравейник. Навстречу агрессорам вышли стройные ряды самых крупных рабочих, которые при приближении противника, как это ни удивительно, начали поворачиваться к нему… задом! Каждый защитник муравейника задирал вверх брюшко и выделял капельку беловатой тягучей жидкости. Если она попадала на аргентинского муравья, то он умирал практически мгновенно. В итоге всего лишь несколько сотен зимних муравьев достаточно быстро обратили в бегство многотысячное полчище аргентинцев за какие-то пару-тройку минут.

    Позже в лаборатории биохимики исследовали состав этого смертоносного вещества. И тут выяснилось, что на самом деле оно представляет собой смесь из нескольких углеводородов, которая для зимних муравьев является штатным сигнальным феромоном. Этот феромон они используют при общении — он нужен для того, что бы по его запаху члены одной колонии сразу узнали друг друга. Но вот для аргентинцев эта коммуникативная субстанция почему-то оказалась смертельно ядовитой.

Битва муравьев    Дальнейшие эксперименты в лаборатории, при которых исследователи устраивали "гладиаторские бои" между нескольких особями муравьев разных видов лишний раз подтвердили это предположение. Получается, то, что для янки здорово, для латиноса — верная смерть! Кроме того, было замечено, что зимние муравьи пользовались этим оружием лишь в том случае, если противников было очень много: в схватках их серии "один на один" муравей предпочитал просто кусать противника, а вот при соотношении "один к пяти" он использовал эффективное химическое оружие. Исследователи считают, что, возможно, производство этого вещества является весьма энергозатратным процессом и зимние муравьи не хотят тратить его слишком часто.

    Итак, похоже, только зимние муравьи могут справиться с наглым захватчиком и уберечь свои владения от его притязаний. Однако это открытие может помочь и людям справиться с натиском аргентинского муравья. Ведь если удастся синтезировать в лаборатории вещество, аналогичное тому, что выделяют Prenolepis imparis, то с помощью него можно будет уничтожить все крупные колонии аргентинцев в тех местах, где они близко подходят к садам, полям и огородам. Ну, а пока этого не случилось, американским фермерам рекомендуется просто подселять на свои участки зимних муравьев, которые быстро прогонят аргентинцев оттуда.

    Кстати, не только зимние муравьи используют химическое оружие при отражении атаки. Его используют рабочие и солдаты многих видов, даже привычные для нас рыжие лесные муравьи (Formica rufa). Однако интереснее всего контратакуют крупные солдаты обитающих в Малайзии муравьев Camponotus saundersi и Camponotus truncatus. Их брюшко заполнено отростками верхнечелюстных желез, которые вырабатывают маслянистую желтую жидкость. У нее есть одно интересное свойство — когда она попадает на воздух, то застывает и превращается в довольно прочный клей. Если в эту клеевую ловушку попадет другое насекомое, оно никогда не сможет освободиться и погибнет.

    Так вот, когда таких "клейких" солдат окружает множество врагов, они приходят в сильное возбуждение и мышцы их брюшка резко сокращаются, в результате чего оно просто взрывается, разбрызгивая клей в разные стороны. Сам солдат, естественно, погибает, однако успевает отправить на "тот свет" десятки противников, на которых попадает данный клей. Настоящий камикадзе, право слово!

    Ученые считают, что подобная стратегия возникла как способ защиты гнезда от муравьев-кочевников. Остановить многомиллионную колонну солдаты-камикадзе, конечно, не могут, поскольку она движется от того, что задние все время напирают на передних. Однако задержать ее на пару минут, за которые муравьи-няньки успеют эвакуировать в безопасное место расплод и, если получится, увести царицу, им вполне по силам. Они жертвуют собой ради будущего всей семьи, а такая жертва всегда является эволюционно оправданной.

    Как видите, химическое оружие придумали вовсе не люди. Муравьи начали использовать его за миллионы лет до появления первого человека. И, надо сказать, делают это они куда эффективнее нас.

Источник:  MEMBRANA