12 sierpnia 1886 roku szwajcarski naukowiec Auguste Forel metodycznie zerwał anteny z głów dziesiątek mrówek różnych gatunków. Chociaż taki czyn może być czymś bardziej oczekiwanym od wrednego małego chłopca niż naukowca, doprowadziłby do niesamowitego wglądu w sposób, w jaki mrówki się komunikują.
Kiedy Forel umieścił wszystkie swoje mrówki razem w pudełku - czyn, który z nietkniętymi stworzeniami zainspirował przejawy agresji - stworzenia pozbawione anten współistniały w harmonii. „Stopniowo moje różne mrówki stykały się ze sobą szczęśliwie”, napisał Forel w „Zmysłach owadów” . Ta mała skrawka raju mrówek wykazała, że koncepcja, która jest nadal kluczowa dla dzisiejszego rozumienia komunikacji mrówek przez naukowców: mrówki używają swoich anten, aby oddzielić przyjaciela od wroga.
Jednak ponad sto lat później szczegóły tej cichej komunikacji w dużej mierze pozostają tajemnicą. Ale badanie opublikowane dzisiaj w Proceedings of the Royal Society B może pomóc badaczom w uporządkowaniu złożoności „języka mrówek”. Sugeruje to, że podobnie jak psy obwąchujące się nawzajem za plecami, mrówki wracają do anten cudzoziemca, aby wykryć ważne wskazówki chemiczne.
Wiele lat po eksperymencie Forela naukowcy zdali sobie sprawę, że mrówki pozbawione anten nie wykrywają już grupy związków zwanych węglowodorami skórek lub CHC. Ta tłusta lub woskowa substancja pokrywa całe ciało większości owadów, aby zapobiec ich wysuszeniu, podobnie jak wosk na liściach wielu roślin.
CHC są bardzo różnorodną grupą związków. A mrówka nie będzie objęta tylko jednym CHC, ale wieloma. Kombinacja CHC może różnić się między koloniami mrówek lub nawet w obrębie jednego gniazda. Inne stworzenia nauczyły się nawet naśladować te zapachy, aby uzyskać dostęp do fortecy mrówek.
Do tej pory naukowcy zakładali, że dla każdej mrówki powłoka CHC była jednolita dla całego owada. Ale niekoniecznie tak jest, mówi Qike Wang, absolwentka Uniwersytetu w Melbourne i główny autor nowego badania.
U wielu zwierząt części ciała uzyskują dość wyraźny, a czasem silny zapach, wydalany przez różne gruczoły, a także czynniki środowiskowe. Wang zauważa: „Twoja pacha pachnie inaczej niż stopa, prawda?” Jednak nikt wcześniej nie kwestionował tego pomysłu dla mrówek.
Więc Wang i jego koledzy przeanalizowali profil CHC na antenach, głowie, nogach i brzuchu mrówek robotników i kast reprodukcyjnych mrówek mięsnych Iridomyrmex purpureus z Australii. Odkryli, że zapachy mogą różnić się bardziej w poszczególnych częściach ciała jednej mrówki niż w różnych koloniach.
I. purpureus mają tendencję do skubania liści, które wydzielają syropowaty roztwór, który może być gotowym źródłem pokarmu dla mrówek. (Qike Wang) Przy tak dużej różnorodności zapachu zespół zastanawiał się, w jaki sposób mrówki mogą wykorzystywać różne wskazówki do identyfikacji partnerów z gniazd. Obserwowali więc, jak pary mrówek roboczych oddziałują na siebie, gdy są przedstawiane z towarzyszami gniazd i partnerami niebędącymi członkami gniazd. Mrówki wykazywały większe zainteresowanie wykorzystaniem czułych anten do badania anten przeciwnika niż grzbietu lub nóg drugiej mrówki, co dawało badaczom powiew niezidentyfikowanego znaczenia narządu.
Następnie naukowcy powtórzyli wersję eksperymentu Forela, ale usunęli tylko anteny z niektórych mrówek. Prezentowali te mrówki najpierw partnerom gniazdowym, a następnie partnerom niebędącym ich członkami. Nawet przy nienaruszonych antenach zakładani przeciwnicy nie wykazywali agresji wobec stworzeń pozbawionych anten.
Trudno było jednak poznać inne skutki amputacji anten przez zwierzęta. Więc Wang i jego koledzy ponownie przetestowali mrówki, ale tym razem usunęli tylko woskową powłokę CHC z anten.
Aby wykonać to trudne zadanie, naukowcy znieczulili mrówki, umieszczając je na krótko w zamrażarce. Następnie delikatnie zanurzyli anteny mrówki w rozpuszczalniku organicznym, który usunął woskową powłokę.
Kiedy mrówki się obudziły, zespół zaprezentował je współlokatorom i partnerom, którzy obserwowali ich reakcję. Owady wykazywały niewiele oznak agresji u oczyszczonej mrówki, która często wykazywała agresję u owadów wciąż obciążonych CHC.
Zespół wielokrotnie powtarzał eksperyment. Wszystkie wyniki sugerują, że mrówki podnoszą sygnały w celu identyfikacji partnerów gniazd przy użyciu tylko CHC na antenach - wskazówka, że komunikacja mrówek jest o wiele bardziej złożona, czego naukowcy mogli przegapić.
„Przez tak długi czas uważaliśmy za pewnik, że anteny to tylko narządy zmysłów i nie myśleli o innych funkcjach” - mówi Wang. Wygląda jednak na to, że anteny zarówno przekazują, jak i odbierają informacje.
„Pojawiła się tendencja do zrozumienia, że profile zapachowe poszczególnych osób w kolonii są znacznie bardziej zróżnicowane, niż nam się wydawało”, mówi Deborah Gordon, biolog z Uniwersytetu Stanforda, który nie był zaangażowany w te badania. „To [badanie] idzie o krok dalej, pokazując, że zapachy różnią się nawet u poszczególnych osób”.
Skąd więc pochodzą te nieprzyjemne wskazówki?
W tym momencie trudno powiedzieć. Naukowcy wcześniej sądzili, że mrówki rozprzestrzeniają CHC podczas pielęgnacji siebie lub innych, a może dzielą zapachy, gdy wpadają na siebie w tętniących życiem koloniach. Ostatnie badania sugerują jednak, że wiele innych czynników może również zmienić te wskazówki chemiczne, mówi Gordon. W przypadku mrówek żerujących sieczkarnie pracują przez długie godziny na słońcu, co może przekształcić ich powłokę CHC, nadając im wyraźny zapach w porównaniu z towarzyszącymi im gniazdami.
„To naprawdę interesujące odkrycie i rodzi wiele pytań” - mówi Gordon. „Na przykład, skąd pochodzi ta odmiana? Jak zmienia się z czasem?”
Wang i jego koledzy zwrócili się teraz do tych pytań, aby sprawdzić, czy potrafią przeanalizować, skąd pochodzą różne sygnały i jakie mrówki informacyjne czerpią z zapachów.
Nawet po ponad stuleciu badań naukowych Wang ma nadzieję, że naukowcy ostatecznie zerwą komunikację mrówek. „Nawet w tak dobrze zbadanych i tak dobrze znanych obszarach przyroda wciąż może nas zaskoczyć” - mówi.
