Благодаря трансгенной линии ученые сумели проследить в мозгу муравья эффект, вызванный феромонами тревоги.
Известно, что муравьи — одни из самых разумных существ. Они ничего не делают легкомысленно. Ученые много лет изучают одну из самых опасных и агрессивных групп муравьев — муравьев-кочевников. Они не строят постоянные гнезда, а перемещаются от одного места к другому, перенося с собой свой расплод.
Эти муравьи охотятся на всех беспозвоночных, которых встречают, и даже на некоторых позвоночных, например на ящериц, змей и мелких млекопитающих. Они отказываются от еды и укрытия только в случае большой опасности. Один муравей подает сигнал тревоги, а остальные немедленно разбивают лагерь.
Как отмечает издание, на протяжении шестидесяти пяти лет ученые всех направлений изучали это явление. Было обнаружено, что муравьи обмениваются информацией с помощью феромонов — химических веществ, которые они вырабатывают в своих железах и выбрасывают наружу. Эти вещества имеют запах, который воспринимается другими муравьями через органы обоняния.
С помощью феромонов муравьи передают информацию, например, о том, где находится пища, какая опасность угрожает колонии, кто свой, а кто чужак. Таким образом ученые обнаружили ключевую роль обоняния у этих социальных насекомых.
Но как эти сигналы обрабатываются в нервной системе животного?
Как пишет Le Monde, команда ученых из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке выяснила, что все происходит не в носу, а в усиках этих насекомых, где находятся их обонятельные луковицы.
Для этого впервые в науке ученые создали линию трансгенных муравьев. Своими выводами специалисты поделились в публикации в журнале Cell.
Ученые исследовали такой вид муравьев, Как Ooceraea biroi, у которых был выявлен партеногенез — так называемое «однополое размножение», когда женские половые клетки (яйцеклетки) развиваются во взрослом организме без оплодотворения. Ученым не нужно было манипулировать геномом маток, надеясь на возможную передачу потомкам, что, как отмечает издание, никто делать не умеет.
В проведенном опыте ученые модифицировали генетический код насекомого, чтобы внедрить белок в нейроны обоняния муравья. При контакте с кальцием, который находится в нейроне, белок становится флуоресцентным.
То, что уровень кальция скачет при активности нейронов, позволило проследить активность антеннальных долей — частей мозга муравья, отвечающих за обработку информации, полученной с помощью обоняния. Наблюдение проводилось под двухфонным микроскопом, что позволило получить трехмерное изображение с высоким контрастом.
То, что обнаружили нью-йоркские исследователи, их «очень» удивило. Как известно, обонятельная система муравьев очень развита. Она имеет не менее 500 групп синапсов — клубочков, — связанных с таким же количеством рецепторов запаха. Для сравнения: мухи имеют 50 синапсов, а пчелы — 120.
Авторы предыдущих исследований, проводившихся на других муравьях менее точными методами и на меньших частях нервной системы, делали выводы о том, что насекомое мобилизовало много клубочков для обработки сигналов тревоги.
Однако, изучая обработку усиками четырех тревожных феромонов, ученые обнаружили, что каждый раз мобилизуется менее шести клубочков, что очень мало.
Один из них активен с тремя феромонами, которые вызывают паническую реакцию у муравьев, и остается неактивным против четвертого сигнала тревоги, который вызывает более взвешенную реакцию со стороны насекомых. Этот клубочек (синапс) исследователи определили как специализированный «сенсорный центр».
Эти результаты изданию прокомментировала профессор этологии университета Сорбонна Париж-Север Патриция д'Этторе (Patrizia d'Еttorre):
«Примечательно, что, несмотря на сложность обонятельной системы, муравьи сохранили крайнюю простоту для ответа на жизненно важные вопросы. Сигнал тревоги они обрабатывают напрямую».
В дальнейшем, как отмечает Le Monde, американские ученые собираются расширить свои исследования на другие феромоны с целью выяснения того, как социальный статус муравьев влияет на восприятие феромонов и как это восприятие структурирует разделение труда. Кроме этого, они мечтают сами активизировать у муравьев гламерулы (группы синапсов) тревоги.
Читайте еще:
Муравьи в скором времени смогут помогать медикам выявлять рак
Муравьи в доме? Поможет огурец
Индийские муравьи уменьшают мозг, чтобы занять место королевы, а если не получается — возвращают ему предыдущие размеры
Комментарии