Исследование, которое доступно в Интернете в Королевском обществе открытой науки, является одним из крупнейших когда-либо проведенных исследований паразитов, связанных с муравьями-листорезами. Он начался в 2000 году и включал сбор, каталогизацию и анализ образцов паразитических грибов, называемых Escovopsis, из десятков колоний муравьев-листорезов и их родственников в Бразилии, Аргентине, Панаме, Мексике и на Карибских островах Гваделупа и Тринидад и Тобаго. Исследователи идентифицировали 61 новый штамм грибов, поражающих источник пищи муравьев.
«Муравьев-листорезов трудно контролировать обычными средствами, отчасти потому, что они фермеры», — сказал Скотт Соломон, биолог-эволюционист из Университета Райса. «Они не реагируют на большинство приманок и ядов, потому что выращивают себе пищу, особый гриб, который эволюционировал вместе с ними в симбиотических отношениях за последние 50 миллионов лет».Муравьи-листорезы населяют районы от юга США до Аргентины, и существует по крайней мере 40 видов, в том числе уроженец Техаса Atta texana, который встречается только в Техасе и Луизиане.
Экологи называют муравьев «мутуалистами», потому что они сотрудничают с другими видами ради взаимной выгоды. У каждого вида листорезов есть свой собственный партнер-мутуалист — гриб, который он выращивает и культивирует для пропитания и который, в свою очередь, зависит от муравьев для пропитания и укрытия.Название «листорезка» происходит от фермерского стиля муравьев.
Рабочие муравьи широко распространены, срезают и собирают листья, которые переносят под землю в камеры с климат-контролем, где разводятся грибные сады. Колония листорезов, которая может быть более 60 футов в глубину и сотни футов в ширину, часто содержит десятки сельскохозяйственных помещений и миллионы рабочих муравьев.В Техасе муравьи, как известно, повреждают цитрусовые, сливы, персики и другие фруктовые деревья, ореховые и декоративные растения, а также некоторые кормовые культуры. Они также могут уничтожать саженцы сосны в некоторых частях Восточного Техаса и Луизианы, что затрудняет лесоводам выращивание новых культур.
«Они развили одно из самых сложных и увлекательных симбиотических отношений в природе», — сказал Соломон, профессор экологии и эволюционной биологии факультета биологических наук Райса. «Мы изучаем эти отношения, отчасти для того, чтобы узнать о процессе эволюции, но также для того, чтобы увидеть, сможем ли мы найти новые способы борьбы с муравьями».Эсковопсис — грибковый паразит, поражающий грибковые культуры муравьев. Эсковопсис был впервые идентифицирован около 25 лет назад, и более ранние исследования показали, что он является высокоспециализированным и обнаруживается только в ассоциации с грибными муравьями.
Эволюционный анализ показал, что Escovopsis эволюционировал вместе с муравьями и их грибковыми культурами, поскольку разные штаммы заражают грибковых партнеров каждой из основных групп грибовидных муравьев.Соломон начал собирать муравьев-листорезов и их грибов в Центральной Америке в 2002 году, будучи аспирантом, работая с Ульрихом Мюллером из UT-Austin, соавтором исследования. В 2007 году они расширили свою работу благодаря международной постдокторской стипендии Национального научного фонда, которая позволила Соломону провести год, работая с соавторами исследования Андре Родригесом и Маурисио Баччи в штате Сан-Паулу в Рио-Кларо, Бразилия.«Распространение коллекций на Бразилию было очень важным для этого исследования, потому что именно там живут многие муравьи-листорезы и их родственники, выращивающие грибы, в том числе многие виды, о которых мы очень мало знали», — сказал Соломон.
Чтобы собрать образцы, команда путешествовала по большей части Бразилии в поисках муравьев-листорезов и их родственников. Когда они находили колонию, они выкопали фермерскую камеру, а затем использовали стерильные инструменты и контейнеры, чтобы собрать фрагмент грибного сада размером с ладонь.
В лаборатории грибы из этих фрагментов были выделены и изучены как с помощью секвенирования ДНК, так и с помощью традиционной микроскопии.В ходе исследования был обнаружен 61 новый штамм Escovopsis, что более чем в три раза превышает количество, внесенное в каталог во всех предыдущих исследованиях. Также было обнаружено, что Escovopsis является более универсальным, чем считалось ранее; тот же генетический вариант был обнаружен на фермах отдаленно родственных видов муравьев, выращивающих грибы, и в одной и той же колонии муравьев было обнаружено до трех различных форм Escovopsis.«Это может иметь большое значение, потому что чем более общая и широко применимая стратегия управления, тем более экономична ее разработка и тестирование», — сказал Соломон. «На основе того, что мы знаем до сих пор, можно было бы разработать основанную на эсковопсисе стратегию борьбы, в которой одна форма паразита могла бы использоваться для поражения нескольких различных видов муравьев».
Соломон сказал, что еще предстоит провести значительный объем исследований, прежде чем можно будет разработать такую стратегию. Например, биологам еще предстоит задокументировать полный жизненный цикл Escovopsis.
Такие исследования потребуются, чтобы полностью понять, как паразит подрывает здоровье колонии и насколько широко он может быть использован против видов-листорезов.
