Wokół mikrobiomu wciąż gromadzi się zainteresowanie - tryliony mikroorganizmów, które zamieszkują ciała większych zwierząt i wydają się odgrywać rolę w zjawiskach, od ludzkiego nastroju i apetytu po determinację płci w rolach. Najnowsza sztuczka mikrobiologiczna jest równie obrzydliwa, jak imponująca: bakterie żyjące w jelitach karalucha zdają się kontrolować spotkania owadów, wiążąc kupę żywicieli chemicznymi wskazówkami.
powiązana zawartość
- Wszyscy kupy. Niektóre zwierzęta to jedzą. Czemu?
- Karaluch może ugryźć siłą 50 razy większą niż jego masa ciała
- Kochający dotyk wyzwala karaluchy, aby dzieci były szybsze
„Dopiero teraz zaczynamy doceniać udział drobnoustrojów w komunikacji zwierząt i systemach behawioralnych” - mówi Coby Schal, profesor entomologii na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej. „To jeden z najczystszych przykładów tego typu rzeczy”.
Wcześniejsze badania dotyczące aspektu kału mikrobiomu koncentrowały się głównie na ssakach, w szczególności na roli wytwarzanych przez bakterie kwasów tłuszczowych w gruczołach zapachowych hien, zlokalizowanych w pobliżu odbytu. Te sygnały chemiczne wydają się odgrywać rolę w pomaganiu psom odróżniać członków ich grupy od osób z zewnątrz. Ale przeprowadzanie kontrolowanych eksperymentów na hienach nie jest łatwym zadaniem.
„Właśnie tam przydają się owady, a zwłaszcza karaluchy” - mówi Schal. „Możemy z łatwością wychowywać je w sterylnych warunkach i przeprowadzać przeszczepy kału”.
Schal i jego koledzy skupili się na niemieckich karaluchach, wytrwałych szkodnikach domowych, które atakują kuchnie, łazienki i restauracje na całym świecie. Schal mówi, że karaluchy mają uroczą tendencję do wypróżniania się z miejsca, w którym żyją i śpią, a także są stadnymi owadami - lubiącymi spędzać czas w grupach. Dlatego odchody ewoluowały jako węchowy sygnał do prowadzenia karaluchów do przyjaciół.
„Nie jest zatem nierozsądne, aby sygnały w kale były kojarzone z bakteriami, ponieważ tylne owady są obciążone bakteriami”, mówi Schal.
Aby przetestować tę hipotezę, Schal i jego koledzy zaczęli od potwierdzenia, że niemieckie karaluchy rzeczywiście pociągają własne odchody - odkrycie to zostało po raz pierwszy dokonane przez innych badaczy w latach siedemdziesiątych. Zaprezentowali hodowane w laboratorium karaluchy z rozpuszczalnikiem kupy tego rodzaju i odkryli, że nawet gdy musieli je wykryć z daleka, karaluchy uciekły przed odchodami.
„To piękne zachowanie, w którym lubią zapach własnych odchodów” - mówi Schal.
Następnie naukowcy wysterylizowali jaja karalucha i wychowali dzieci w sterylnych warunkach, co oznacza, że owady te nie zawierały bakterii w jelitach i kale. Następnie zespół przedstawił próbki sterylnych i niesterylnych kupek płocie nimfom, aby zobaczyć, które z nich preferują.
Schal twierdzi, że wolne od bakterii odchody były „niewiarygodnie mniej skuteczne” w zwracaniu uwagi innych karaluchów. Kiedy badacze przyjrzeli się bliżej sterylnym i niesterylnym próbkom, odkryli, że w tych pierwszych w dużej mierze brakowało lotnych kwasów tłuszczowych, znanych również jako kwasy karboksylowe, które są produktami fermentacji o aktywności bakteryjnej.
„Niesterylne odchody zawierają ogromne ilości tych kwasów, podczas gdy brakowało wielu związków i większość z nich była bardzo słabo reprezentowana w sterylnych odchodach”, mówi Schal. „To sugerowało korelację między zachowaniem, które widzieliśmy, a chemią”.
Aby być bardziej pewnym związku, badacze wprowadzili sześć najważniejszych związków i stworzyli ich syntetyczną mieszankę, która okazała się bardzo skuteczna w przyciąganiu karaluchów i powodowaniu ich agregacji.
„Więc dochodzimy do wniosku, że to bakterie, a nie sam karaluch, są zaangażowane w wytwarzanie tego sygnału”, mówi Schal. On i jego koledzy poinformowali dzisiaj o swoich odkryciach w Proceedings of National Academy of Sciences .
Te „bardzo interesujące” odkrycia mogą mieć ważne implikacje dla zwalczania szkodników, jak twierdzi Philip Koehler, profesor entomologii z University of Florida, który nie był zaangażowany w badania.
„Jeśli zdołasz zmusić karaluchy do skupienia się wokół zabiegu, czy to przynęty, czy sprayu, prawdopodobnie prawdopodobnie uzyskasz lepszą kontrolę”, mówi. „To, co teraz robimy, to wprowadzanie metod leczenia nie opartych na tym, gdzie są karaluchy, ale tam, gdzie się spodziewamy”.
Alternatywnie, dodaje, chemia kału może być wykorzystana do zwabienia karaluchów w pułapkę, pozwalając na ich usunięcie z domu lub firmy, bez konieczności zanurzania całej struktury w chemikaliach.
Mike Rust, wybitny profesor entomologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside, który również nie był zaangażowany w badania, mówi, że praca była bardzo dobrze wykonana i wyraźnie wskazuje na rolę lotnych kwasów karboksylowych wytwarzanych przez bakterie jelitowe podczas spotkań karaluchów.
Chociaż nie sądzi, by odkrycia koniecznie zwiększyłyby skuteczność przynęt, uważa, że mogą one być przydatne do poprawy stosowania insektycydów typu crack i szczelinowego. Koktajle z chemikaliami agregującymi, jak mówi, „mogą zmniejszyć odpychanie aerozoli i wydłużyć czas, w którym karaluchy kontaktują się z powierzchniami leczenia”.
Schal uważa, że odkrycia prawdopodobnie dotyczą wszystkich agregujących się karaluchów, w tym innych gatunków szkodników, takich jak karaluch amerykański i karaluch orientalny. On i jego koledzy planują zbadanie takich pytań w przyszłości. Spodziewa się również, że podobne odkrycia związane z rolą mikrobiomu w sygnalizacji zwierząt i komunikacji mogą się pojawić w przypadku innych rodzajów organizmów.
„Myślę, że w przyszłym roku zobaczymy wiele przykładów tego rodzaju zjawisk zachodzących w naturze, od owadów aż po ludzi, ” mówi.
