Смертельно больные куколки муравьев сообщают о своем заболевании

Живущее в группе больное животное может избрать несколько различных стратегий поведения. С одной стороны, сокрытие своей болезни может предотвратить исключение и агрессивное поведение со стороны группы. С другой стороны, преимущественно в родственных группах, демонстрация заболевания может обеспечить уход и повысить шансы на выживание. Наконец, третьей стратегией является самостоятельное исключение больного животного из группы или сигнализирование о необходимости такого исключения. Этот подход наиболее выгоден с эволюционной точки зрения, когда само животное имеет мало шансов на размножение, но при этом находится в группе близких родственников. Примером такой ситуации могут служить рабочие муравьи, которые неспособны размножаться самостоятельно, и чей эволюционный успех зависит от здоровья колонии. Для инвазивного вида муравьев Lasius neglectus описано поведение, при котором рабочие уничтожают куколки, зараженные грибком Metarhizium brunneum, пока инфекция находится еще в инкубационном периоде. Новое исследование показало, что куколки сообщают о своем заражении находящимся рядом рабочим, провоцируя собственное уничтожение.

Исследователи помещали здоровых и зараженных куколок в боксы с несколькими рабочими особями или в одиночку и анализировали присутствие четырех кутикулярных углеводородов (CHC), которые ранее связывали с сигналами о болезни. Чтобы разделить CHC, выделяемые рабочими и куколками, рабочих кормили глюкозой, содержащей изотоп ¹³C.

Анализ с помощью газовой хроматографии/масс-спектрометрии показал выделение двух из четырех CHC только больными куколками и только в присутствии рабочих. Такие результаты, а также независимость экспрессии обнаруженных CHC от патогенной нагрузки указывают на то, что куколки активно сигнализируют находящимся рядом рабочим о своей инфекции. При этом экспрессия иммунных генов повышалась во всех инфицированных куколках вне зависимости от присутствия рабочих.

Тогда авторы решили проверить, как в такой же ситуации веду себя куколки королев, у которых есть шанс на размножение в будущем. Оказалось, что куколки королев не выделяют сигнальные CHC при инфекции. В то же время искусственная обработка любых куколок CHC приводила к их уничтожению рабочими.

Когда авторы проанализировали динамику иммунного ответа двух типов куколок, они обнаружили, что патогенная нагрузка у куколок королев достигает пика на ранней стадии инфекции, после чего снижается до полного выздоровления, в то время как у куколок рабочих нагрузка растет неограниченно. То есть наличие или отсутствие сигналов об инфекции отражают различия в иммунитете между куколками.

Таким образом, авторы описали механизм балансирования индивидуального и социального иммунитета у муравьев. Одним из направлений будущих исследований может быть анализ сигналинга у куколок королев в ситуации, когда их иммунная система не способна справиться с инфекцией.

Как грибы-патогены муравьев защищаются от социального иммунитета