Мирмекофиты — это растения, которые живут в симбиотических отношениях с муравьями. Вид акации Acacia hindsii, произрастающий в сухих тропических лесах Центральной Америки, является таким мирмекофитом. Его обитатели — муравьи из рода Pseudomyrmex. Муравьи полностью зависят от растений-хозяев в отношении нектара и пищевых тел, богатых белками и липидами, которые им необходимы.
Акация также дает убежище, так называемую доматию, в дуплах своих набухших шипов. Взамен на проживание и питание муравьи-мутуалисты Pseudomyrmex ferrugineus становятся телохранителями, защищая своего хозяина от травоядных и конкурирующих растений. Однако некоторые муравьи также получают пользу от услуг растения, не давая ничего взамен, например, паразитический вид муравьев Pseudomyrmex gracilis.Ученые из Института химической экологии Макса Планка более глубоко изучили взаимодействие насекомых и растений, задав вопрос, обеспечивают ли крошечные телохранители защиту от микробных патогенов.
Они сравнили листья растений акации, населенные муравьями-мутуалистами или паразитами, с листьями, с которых были удалены муравьи. Интересно, что листья акации, колонизированные муравьями-паразитами, были больше повреждены травоядными и микробными патогенами, чем листья, на которых были муравьи-мутанты. Похоже, что наличие правильного симбиотического партнера положительно сказалось на здоровье растения.
Анализ поверхности листьев показал, что количество патогенов растений, а также некротических тканей растений значительно увеличивалось, когда муравьи-мутуалисты Pseudomyrmex ferrugineus отсутствовали. Эти растения также показали сильный иммунный ответ в виде повышенной концентрации салициловой кислоты, растительного гормона, регулирующего защиту от патогенов. Детальный анализ бактериального состава на поверхности листьев показал, что присутствие муравьев-мутуалистов изменяет популяции бактерий и снижает количество вредных патогенов.
Хотя этот эффект гораздо менее выражен, он также может наблюдаться у муравьев-паразитов.Как противомикробная защита передается от муравьев к растению, до сих пор неясно. Чилийский исследователь Марсия Гонсалес-Тойбер, первый автор публикации, подозревала, что микроорганизмы, связанные с муравьями, могут играть определенную роль. Поскольку к листьям акации в основном прикасаются ноги муравьев, она извлекла ноги мутуалистических и паразитических муравьев и проверила влияние экстрактов на рост бактериальных патогенов в лаборатории.
Патоген растений Pseudomonas syringae был чувствителен к применению экстрактов ног обоих видов муравьев, и его рост подавлялся. На следующем этапе ученый выделил и идентифицировал бактерии из ног муравьев. В лабораторных испытаниях штаммы бактерий родов Bacillus, Lactococcus, Pantoea и Burkholderia эффективно подавляли рост бактерий Pseudomonas, выделенных из инфицированных листьев акации. Интересно, что известно, что некоторые из родов бактерий, связанных с муравьями, производят антибиотические вещества.
Таким образом, исследователи из Йены добавили еще один уровень взаимодействия к симбиозу между муравьями и их растениями-хозяевами. «Такие мутуалистические отношения намного сложнее, чем считалось ранее. В будущем нам придется включить бактерии и другие микроорганизмы в наши соображения», — говорит Вильгельм Боланд, глава отдела биоорганической химии в Институте Макса Планка.
Исследования симбиотических отношений между муравьями и мирмекофитными растениями не должны упускать из виду роль бактериальных партнеров, которые помогают муравьям защищать «свои» растения.