Исследование жуков-стафилинид показало, как стремление стать своим в колонии муравьев заставляет насекомых отключать жизненно важные гены.
Чтобы обмануть хозяев, паразиты перестают вырабатывать собственный защитный слой и вынуждены постоянно воровать его у муравьев, без чего погибают от обезвоживания за считаные часы.
Муравьи распознают сородичей по запаху — профилю кутикулярных углеводородов на теле. Эти же вещества выполняют функцию защитной оболочки, которая удерживает влагу в организме насекомого. Авторы исследования сравнивают положение жука с романом «Уловка-22»: если оставить свой запах, муравьи тебя убьют, но если убрать свой запах, ты высохнешь и умрешь. Результаты опубликованы в журнале Cell.
Ученые исследовали, как эту проблему решают разные виды жуков-стафилинид, паразитирующих на одних и тех же древесных муравьях Liometopum occidentale. Чтобы понять эволюционную траекторию, авторы научной работы построили филогенетическое древо и датировали время расхождения видов. Это позволило поделить подопытных на две условные группы: новичков и опытных паразитов. К новичкам отнесли род Platyusa, который отделился от свободноживущих предков примерно 25 миллионов лет назад. Они живут на периферии гнезда и избегают прямых контактов с хозяевами. К опытным, профессиональным паразитам относится род Sceptobius, отделившийся более 30 миллионов лет назад. Они живут в самом центре колонии, бегают прямо по муравьям и едят их расплод.
Ученые проанализировали химический состав панцирей жуков с помощью газовой хроматографии и масс-спектрометрии. Изотопный анализ углерода позволил определить происхождение веществ: синтезирует жук их сам или получает извне.
Параллельно секвенировали РНК насекомых, чтобы увидеть, какие гены активны у «новичков» и «профессионалов» в момент нахождения в муравейнике. Для проверки гипотезы о высыхании использовали технологию РНК-интерференции: у свободноживущих жуков искусственно отключали гены производства углеводородов, наблюдая за их выживаемостью.
Выяснилось, что жуки решают дилемму выживания принципиально разными способами. «Новичок» Platyusa пытается подделать химическую подпись хозяина самостоятельно. Его гены синтеза углеводородов активны, но создать точную копию сложного муравьиного запаха он не может. Мимикрия получается несовершенной, поэтому жук вынужден прятаться и избегать проверок. Зато он автономен и способен выжить вне муравейника.
Старый паразит Sceptobius при входе в гнездо полностью отключает гены, отвечающие за производство собственного защитного воска. Жук становится химически стерильным. Затем он забирается на муравья, хватает его челюстями и трется о него специальными щетинками на лапках, физически перенося муравьиный воск на себя.
В результате жук пахнет точь-в-точь как муравей. Однако цена успеха оказалась фатальной. Без чужого воска жук теряет защиту от испарения влаги. В экспериментах изолированные от муравьев жуки Sceptobius погибали от обезвоживания за 12-24 часа, тогда как Platyusa спокойно жили неделями.
Научная работа демонстрирует, как специализация становится ловушкой. Профессиональные паразиты заменили физиологическую функцию (синтез воска) поведенческой (кража воска). Этот переход оказался эффективным, но необратимым: жуки больше не могут покинуть муравейник или вернуться к свободному образу жизни, так как потеряли способность самостоятельно удерживать воду в организме.
Автор: Максим Абдулаев