Если вы заметите у себя на кухне одного из тысяч миллиардов муравьёв, населяющих планету, на самом деле это не просто одна букашка. Одинокий муравей обычно посылает сигнал всей колонии, когда поблизости есть еда или опасность. В исследовании, опубликованном 14 июня в журнале Cell, пристально рассматривается то, каким образом определённые запаховые маркеры, используемые насекомыми для общения друг с другом, активируют особую зону мозга муравья, который затем может изменить поведение всего муравейника.
«Человек — не единственное животное со сложными обществами и системами коммуникации», — говорит в своём заявлении соавтор исследования, нейробиолог из университета Рокфеллера Тэйлор Харт. «В ходе эволюции муравьи развили крайне сложную в сравнении с другими насекомыми обонятельную систему, которая позволяет им общаться при помощи многих различных типов феромонов, каждый из которых означает разные вещи».
В исследовании предполагается, что в мозгах муравьёв действительно присутствуют собственные коммуникационные центры, точно так же, как и у людей. Они способны интерпретировать феромоны, сигнализирующие об опасности, выделяемые другими муравьями, и их обонятельные метки потенциально более совершенны, чем те, которые выделяют другие насекомые, например медоносные пчёлы. В более ранних исследованиях предполагалось, что пчёлы полагаются на различные участки мозга для координации в ответ на отдельно взятый феромон.
«Похоже, что в мозге муравья присутствует центр чувствительности, в который поступают все феромоны, вызывающие панику», — сказал в официальном заявлении соавтор исследования, биолог-эволюционист из университета Рокфеллера Дэниел Кронауэр.
В этом исследовании учёные обратили внимание на вид муравьёв Ooceraea biroi. Они использовали синтетический белок GCaMP, чтобы прозондировать мозговую активность муравьёв, получивших сигнал об опасности. GCaMP присоединяется к ионам кальция, обостряя мозговую деятельность. После этого, в специально адаптированные для этой цели микроскопы с высоким разрешением можно рассмотреть флуоресцентное химическое соединение.
На этих снимках учёные увидели, что только небольшие участки мозга муравьёв светились в ответ на сигнал об опасности. Тем не менее, муравьи продолжали демонстрировать незамедлительные и сложные поведенческие реакции. Они назвали эти реакции паническим ответом, поскольку муравьи эвакуировались из муравейника, убегали, или уносили потомство подальше от гнезда.
На видео — поведение колонии Ooceraea biroi до и после стимуляции тревожным феромоном. Источник: Lindsey Lopes.
Виды муравьёв с колониями других размеров также используют феромоны, чтобы посылать различные сигналы.
«Мы думаем, что в дикой природе размеры колоний Ooceraea biroi составляют лишь десятки или сотни особей, что в отношении муравьиных колоний весьма немного», — говорит Харт. «Зачастую в таких небольших колониях в качестве тревожного поведения существует склонность к паническому ответу, поскольку их основной целью является бегство и выживание. Они не могут рисковать большим количеством особей. Кочевые муравьи, двоюродные братья Ooceraea biroi, живут огромными колониями, от сотен тысяч до миллионов особей, и они могут быть намного более агрессивными».
В колониях муравьи имеют неукоснительную организацию по функциям и кастам, и муравьи с разными функциями и кастами в колонии также имеют небольшие вариации в анатомии. С целью получения однородных данных, исследователи использовали Ooceraea biroi одинакового пола, касты и функции. Наблюдения за одними самками облегчило изучение широко распространённых вариантов поведения.
Получив более ясное понимание о нейронных различиях между муравьями с различными функциями, полом и кастой, учёные смогут расшифровать как мозги разных муравьёв обрабатывают одни и те же сигналы об опасности.
Автор — Лора Бэйсас (Laura Baisas).
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК».
Источник: https://www.popsci.com/environment/ant-communication-brain-pheromones/.
Друзья! Если вам нравится то, что мы делаем, вы очень поможете нам, подписавшись на канал «XX2 век». Также мы будем рады вашим лайкам и комментариям. Поддержите распространение научного знания и научного взгляда на мир.