Солдаты тли отдают свои жизни за спасение яслей
Наверх вы, товарищи, все по местам! Отважная команда смело кидается навстречу атакующему неприятелю, а после этого закрывает собственными телами пробоину ниже ватерлинии. Вычисляете, тут нет никакой ватерлинии да и самой воды также? Рассказываете, крейсер-то в длину чуть достигает четырёх сантиметров, да к тому же висит на дереве?
Не имеет значение — геройству маленьких матросов стоит спеть маленькую песню.
какое количество параллелей и интересных пересечений возможно найти в живой природе! Совсем сравнительно не так давно, говоря об источнике яда ос, мы упоминали, что кое-какие осы откладывают яйца в тела личинок (нимф, в случае если корректнее) тлей. А вот сейчас нужно будет начать рассказ с того, что кое-какие виды тли разводят себя в особых яслях — чернильных орешках, каковые создают на деревьях (вернее – каковые заставляют отращивать сами деревья).
Для растения такое новообразование возможно сравнить с раком (потому, что изменяется функционирование ДНК в поражённых клетках), другой раз приводящим к печальным последствиям (но не обязательно). А для насекомых это и дом для личинок (соответственно — защита), и источник пищи для подрастающего поколения.
Такема Фукацу (Takema Fukatsu) и его коллеги из университета Токио (University of Tokyo) в далеком прошлом интересуются свойствами тли вида Nipponaphis monzeni. Вот и новая работа, опубликованная сейчас в Proceedings of the Royal Society B, посвящена этим созданиям. Но перед тем как определить о свежих открытиях японцев, нужно мало окунуться в предысторию.
Distylium racemosum – дерево, произрастающее в Восточной и Юго-Восточной Азии, а также в Японии. Оно относится к семейству гамамелисовых, насчитывающему порядка 90 видов.
В собственном изучении необычных свойств тлей японские учёные пользовались «одолжениями» как раз этого вида (фото KENPEI).
Не так уж в далеком прошлом биологи узнали, что у социальных тлей Nipponaphis monzeni отмечается два вида альтруистического поведения: защита чернильных орешков силами касты воинов из самих подрастающих особей, и очистка этих яслей.
Галлы (чернильные орешки) – патологические разрастания на разных органах растений (продемонстрировано пара примеров). Они являются домом для выводка тлей (как в отечественной истории), но появляются иногда из-за вторых «квартирантов» – клещей, бактерий, грибков либо нематод. Галлы частенько «украшают» дубы, и долгий список вторых деревьев, среди которых имеется как не видящиеся у нас виды, так и очевидные яблони, липы, ели и без того потом (иллюстрация с сайта bse.sci-lib.com).
А в 2003 году Утако Куросу (Utako Kurosu) из Токийского сельскохозяйственного университета (Tokyo University of Agriculture) нашёл третий пример не просто альтруизма, но настоящего самопожертвования. Оказалось, что по окончании нападения неприятеля (личинки бабочки) воины-тли срочно приступают к ремонту проделанного ею отверстия в чернильном орешке, и многие на протяжении данной операции по спасению (по трём различным обстоятельствам, о них — ниже) гибнут, давая возможность выжить остальным.
Утако назвал это наиболее изощрённым социальным поведением у тлей среди всех известных примеров. А ведь ранее столь сложные «навыки» приписывались в основном муравьям (отыщем в памяти их живые дороги, изощрённые капканы либо, например, репродуктивную полицию). Но ж и тля была не так несложна.
Итак, личинка-супостат попадает вовнутрь чернильного орешка. Сами бабочки таких наростов на деревьях не вызывают, но с радостью пользуются чужими обиталищами. Нимфы тли, сидящие в орешка, неизменно начеку.
Часть их нападает на личинку бабочки и поражает её собственными стилетами (острой частью хоботков). А потом начинается самое необычное, аналогичного которому, думается, не наблюдалось больше нигде.
Нимфы принимаются залечивать рану растения, планируя много около пробоины и выдавливая из себя густую жидкость, которая скоро твердеет. Причём личинки ещё и взбивают данный состав собственными ножками, ускоряя затвердевание.
Кроме того, эта биоплёнка является каркасом для верного и стремительного роста уже растительной ткани, заживляющей практически бесследно прогрызенное в чернильном орешке отверстие. Учёные отмечают, что это беспрецедентный случай образования коросты на ране в следствии тандемного процесса, вовлекающего растение и животное.
Чернильные орешки, созданные на Distylium racemosum японской тлёй. a) юный галл ранней весной; b) выросший галл в мае; c) созревший галл летом; d) узкие зелёные стены изнутри молодого орешка; e) окрепшие стены галла «поздневесеннего»; f) толстые укреплённые стены созревшего орешка; g) галл несозревший, в котором учёные искусственно пробили отверстие; дырку срочно принялись (h) заделывать воины тли.
Часть нимф проделывала эту работу снаружи собственного домика, где и остались по закрытию дыры (эти насекомые продемонстрированы стрелками), часть при работе была легко вмурована в свежую стенке (эти особи продемонстрированы треугольничками). И те и другие обречены на смерть; i) галл, отверстие в котором было проделано натурально – личинкой бабочки – и залечено спасательной командой тлей (фотографии Mayako Kutsukake et.al.).
На этом череда открытий, которые связаны с ремонтом орешка, не заканчивается.
Стало известно, что выпуск особого клейкого состава обычно сокращает размер нимфы в три раза, лишая её большой массы тела. От таковой утраты жидкости внушительная часть воинов, занимавшихся ремонтом пробоины, — гибнет. А ещё большая часть этих самоубийц выясняется в ходе возведения заплатки либо снаружи галла (где умирает без питания), либо вовсе — в толще клеящей массы, из которой уже ни при каких обстоятельствах не выберется (тут возможно отыскать в памяти множество погибших рабочих, замурованных в Великой Китайской стенке).
В 2006 году несколько учёных, в которую входили и Куросу и Фукацу, занималась поиском химических секретов залечивающей жидкости. И тогда, например, было обнаружено, что в телах тлей, кинутых на ремонт пробоины, имеется громадной количество фенолоксидазы, а в телах нимф, остающихся в стороне от спасательных работ, — её нет. Значит, воины, бросающие собственные тела на амбразуру, запускают в себе химические процессы, интенсивно подготавливающие жидкую биозаплату.
Неспециализированная стратегия ремонта: нимфы ползают по краю отверстия, выдавливая из себя жидкость, а после этого переходят и на саму клейкую заплатку (силы поверхностного натяжения разрешают). Так неспешно отверстие в чернильном орешке затягивается. Внизу: тля здоровая (а) и тля, выжатая как лимон (b), в разрезе.
Правильнее – это нимфа Nipponaphis monzeni до и по окончании операции по ремонту пробоины собственных яслей. Масштабная линейка – 50 микрометров. Буквами продемонстрированы разные органы насекомого (фотографии Utako Kurosu et.al.).
В новой же работе Фукацу и последовательность его сотрудников решили узнать, что происходит с самим галлом по окончании ремонта. Для чего совершили последовательность опытов с намеренно проделанными отверстиями.
В части тестов учёные не разрешали нимфам планировать и заживлять пробоины. Стало известно, что покинутый с «дырочкой в правом боку» галл — гибнет. А вот заплата радикально увеличивает шансы этого образования выполнить собственную миссию и довести потомство тлей до выпускного бала и «полного созревания» (что у этих насекомых «отмечается» в осеннюю пору).
Наряду с этим не имеет значения, как появилась затычка — естественным (упрочнениями нимф-смертников) либо неестественным (на части орешков биологи сами ставили пластырь).
j) галл, погибший со всеми собственными обитателями из-за незакрытого отверстия; k) сохранившийся галл с неестественной заплаткой; l) созревший галл, вскрытый изнутри и производящий свежий выводок тли. Внизу: натуральная заплата, как она выглядит изнутри незрелого галла на 2, 9, 14, 22 и 30-й сутки по окончании аварийных работ (фотографии Mayako Kutsukake et.al.).
Потом на протяжении опытов исследователи выяснили, что для обычного заживления раны в чернильном орешке (а ведь в итоге отверстие закрывается клетками растения) одних только аварийных работ не хватает. Нужно присутствие большого числа нимф на месте залатанной пробоины в течение нескольких недель по окончании инцидента. Первая стадия без второй попросту «не работает».
Каким-то образом (а как как раз — ещё предстоит осознать) оставшиеся в воины тли руководили регенерацией тканей у дерева-хозяина.
принцип работы и Точный состав биозаплаты нимф ещё не раскрыты. Учёные только высказывают предположения, что тут ключевую роль играются соединения, каковые в самой тле несут ответственность за свёртываемость гемолимфы. Исследователи говорят, что такие способности тли, как провоцирование дерева на выращивание чернильного орешка и умение латать в нём пробоины, заживление собственных ран тли и стимулирование роста растительных клеток на месте раны в галле, — развивались параллельно, в этот самый момент имела место собственного рода коэволюция.
Нимфа тли выдавливает из себя тягучую каплю беловатой жидкости, укладывая её на край отверстия. Неспешно дыра затягивается.
Внизу слева: пара воинов взирают на бедолагу, наполовину вмурованного в густой раствор, твердеющий весьма скоро. Внизу справа: восстановительная бригада изнутри галла на 13 сутки по окончании создания биозаплаты колдуетнад растущей тканью чернильного орешка. На этом месте практически никого не остаётся только к 30 дню (кадры с сайта news.bbc.co.uk и фото Mayako Kutsukake et.al.).
По словам Фукацу, на данный момент тяжело вернуть эволюционный путь, приведший к такому «ремонтному» поведению нимф тлей Nipponaphis monzeni. Так как это единственный вид, у которого оно отмечается, так что и сравнить-то не с чем.
Японский учёный считает, что было бы весьма интересно узнать, как у этих самоотверженных тлей столь синхронно развивались специфические модели особенности и новые поведения физиологии (зависящие одно от другого). И, без сомнений, Такема ещё займётся данной тайной.
