Когда вы видите (пусть это будет не у вас на кухне!) одного из тысяч миллиардов муравьёв, населяющих планету — это не просто одинокая букашка. Муравей крепко связан со своей колонией и даст ей знак, когда обнаружит еду или опасность.
В исследовании, опубликованном в журнале Cell, подробно 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 свечение белка-маркера фиксируется с помощью адаптированного для этой цели микроскопа с высоким разрешением.
На полученных 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, разбегались, уносили потомство подальше от гнезда.
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 муравьи с разными функциями в колонии также имеют небольшие вариации в анатомии. С целью получения однородных данных, исследователи использовали Ooceraea biroi одинакового пола и функции. Наблюдения исключительно за самками облегчило изучение широко распространённых вариантов поведения.
Получив более ясное понимание о нейронных различиях между муравьями с различными функциями и полом, учёные смогут расшифровать, как мозги разных муравьёв обрабатывают одни и те же сигналы об опасности.
Автор: Лора Бэйсас, Перевод: Андрей Прокипчук