Nie zostawić żadnej mrówki: mrówki noszą rannych towarzyszy do mrowiska i opatrują ich rany
Jerry A. Coyne
2018-03-03
Odkryto zdumiewające zachowanie polujących na termity mrówek, które zanoszą swoich rannych towarzyszy do mrowiska i opatrują ich rany, liżąc je w sposób, który wydaje się je leczyć. Po raz pierwszy pokazano “społeczne leczenie ran” u mrówek. Artykuł Erika T. Franka, Martena Wehrhahna i K Eduarda Linsemaira, opublikowano w nowym numerze “Proceedings of the Royal Society B” (odnośnik na dole, pdf tutaj).
Czytając to należy pamiętać, że są to organizmy haplodiploidalne, co znaczy, że samce mają połowę chromosomów i powstają z niezapłodnionego jaja królowej, oraz, że diploidalne robotnice, które najeżdżają termitiery, są bezpłodne. Wszystkie są siostrami: córkami królowej i jednego samca, z którym się kojarzyła.
Ten gatunek to Megaponera analis, żywiące się termitami specjalistki, żyjące w subsaharyjskiej Afryce. Kolumna 200-600 mrówek opuszcza mrowisko, zmierza do termitiery pod ziemią, wyłamuje otwór, zbiera termity na żywność i niesie je z powrotem do mrowiska. Ponieważ termity mają system obrony – mają „żołnierzy” z wielkimi głowami i ogromnymi, gryzącymi żuwaczkami – część mrówek odnosi rany podczas tych napadów. Mają odgryzione nogi i inne kawałki ciała, a termity także zaciskają na nich żuwaczki i potem mrówki biegają z przyczepionymi termitami.
Ranna mrówka wydziela feromony “alarmowe” – disiarczek dimetylu i trisiarczek dimetylu – z gruczołu na głowie. Tutaj jest wideo pokazujące ranną mrówkę, która przywołuje swoje towarzyszki i zostaje zaniesiona do mrowiska
Niesione mrówki stają się spokojne i uległe, podwijając nogi pod ciało – niemal jak kociaki niesione przez mamę. Opiekują się nimi w mrowisku i czyszczą ranę narządami gębowymi (mrówki łatwo zakażają się bakteriami z ziemi lub od termitów). Próbują także usunąć termity trzymające się ich ciał, a to może zabrać kilka godzin.
Autorzy wykonali szereg eksperymentów, w tym sztuczne kaleczenie mrówek, albo lekko (usuniecie 2 nóg), albo poważnie (usunięcie 5 nóg). Z 20 mrówek w każdej kategorii 45% lekko rannych mrówek zabrano do mrowiska (w drodze powrotnej z napadu), podczas gdy zabrano tylko 5% poważnie rannych mrówek (dokładniej tylko jedną mrówkę). To jest zachowanie adaptacyjne, bo czworonożna mrówka może przeżyć i brać udział w napadach w przyszłości, ale jednonożna mrówka nie może zrobić niczego.
W mrowiskach nigdy nie znajduje się mrówek, które straciły więcej niż trzy nogi, i te z pięcioma sztucznie usuniętymi nogami (muszę powiedzieć, nie podoba mi się takie kaleczenie owadów) są rzadko zabierane do mrowiska. Istnieją pewne dowody, że lekko ranne mrówki mogą wyolbrzymiać swoje rany, rzucając się, kiedy inne mrówki są w pobliżu, choć natychmiast po dotknięciu ich przez czułki innych mrówek kulą się w pozycję do niesienia. Jeśli lekko ranna mrówka nie zostaje znaleziona i zaniesiona z powrotem, drepcze sama do mrowiska.
Dla sprawdzenia, czy mrówki naprawdę liczą nogi rannych, eksperymentatorzy zmiażdżyli nogi bez usuwania ich, ale powodując, że były nienadające się do użytku. Raz jeszcze mrówki z pięcioma uszkodzonymi nogami ( które nadal były przyczepione do mrówki) były ignorowane przez swoje towarzyszki i pozostawione, podczas gdy zabierały i leczyły te, które miały uszkodzone tylko dwie nogi. Widocznie mrówki z dwiema nogami mogą funkcjonować dobrze, a nawet brać udział w napadach, podczas gdy mrówki z większą liczbą uszkodzonych nóg są bezużyteczne dla mrowiska. Mrówki rozróżniają między lekko a poważnie rannymi nie przez liczenie, ale przez zachowanie rannej: te, które mają większą liczbę nóg uszkodzonych lub usuniętych, nie mogą się wyprostować i rzucają się, próbując to zrobić. Takich mrówek ich towarzyszki nie podnoszą (i tak może być trudniej to zrobić). To jest rodzaj owadziego Triage.
Tutaj jest wideo z ranną mrówką w trakcie czyszczenia jej ran:
Jak skuteczne jest takie czyszczenie? W eksperymentach porównywano śmiertelność sztucznie zranionych mrówek (dwie nogi usunięte), kiedy opiekowały się nimi towarzyszki z mrowiska przez 1 lub 12 godzin (dwukrotne leczenie), a także, kiedy umieszczano je w sterylnej glebie po zranieniu oraz w niesterylnej, jak również śmiertelność w grupie kontrolnej (nietkniętych mrówek). Tutaj jest krzywa śmiertelności dla wszystkich pięciu sytuacji. Jak widać, ranne mrówki umieszczone w niesterylnej ziemi umierały szybko, podczas gdy umieszczone w sterylnej ziemi – nieuszkodzone, uszkodzone lub poddane godzinnej tylko terapii – przeżywały w równie wysokim stopniu co grupa kontrolna. Wygląda więc na to, że niesterylne warunki powodują śmiertelność, co sugeruje, że mrówki w mrowisku, poza usunięciem zanieczyszczeń, mogą stosować do rany jakąś substancję antybakteryjną. Podejrzewam, że tak jest, ale nie mamy jeszcze na to dowodów.
Proszę pamiętać, że ranne mrówki, podobnie jak ich towarzyszki z mrowiska, są BEZPŁODNE. Uratowanie ich nie pomaga nikomu w propagowaniu własnych genów, jeśli więc to zachowanie ratowania rannych wyewoluowało, jak to się niemal z pewnością stało, to jaka jest korzyść selekcyjna?
Prawdopodobna odpowiedź: ponieważ ranne mrówki są liczne w porównaniu do wielkości mrowiska, każda mrówka, która ratuje swoje towarzyszki, pozwala mrowisku funkcjonować lepiej (uratowane mogą funkcjonować), a to pomaga królowej, która dzieli z robotnicami połowę genów. Innymi słowy, (jak przypuszczał Darwin) nawet jeśli pomagasz bezpłodnej robotnicy, dajesz marginalną korzyść reprodukcyjną jedynej rozmnażającej się samicy: królowej.
Ale jak duża jest to korzyść, biorąc pod uwagę wielkość mrowiska? Czy uratowanie jednej mrówki wpłynie na to, jak dobrze radzi sobie królowa? Odpowiedź dotyka trzech aspektów. Po pierwsze, jest większe prawdopodobieństwo zajścia takiego procesu ewolucyjnego w małych mrowiskach niż w dużych, bo w małych każda mrówka stanowi większy ułamek populacji, co daje królowej większą korzyść marginalną. (Może być tu także rodzaj „doboru mrowiska” – rodzaj doboru grupowego – ale jego skuteczność wymaga założenia zróżnicowanego wymierania całych mrowisk w zależności od tego, czy zawierają „pielęgniarskie” robotnice.)
Po drugie, gdyby ranne mrówki niemal zawsze umierały, opiekowanie się nimi nie przynosiłoby korzyści. Ale leczone są mrówki lekko ranne i przeżywają równie dobrze jak niezranione. Te, które są poważnie ranne, pozostawia się, by umarły.
Jak piszą autorzy, Megaponera analis mają małe mrowiska i przeżywają niemal wszystkie uratowane mrówki; w ten sposób gatunek “spełnia kryteria, przy których to zachowanie ratowania skupione na rannych mrówkach daje dużą korzyść mrowisku”.
Wreszcie, jeśli zachowanie pojawiłoby się najpierw u jednej tylko zmutowanej robotnicy, korzyść dla mrowiska byłaby mała. Jest bardziej prawdopodobne, że sama królowa lub jej haploidalny partner mieli pierwszą mutację. Samiec, który nie przechodzi mejozy, przekazałby to wszystkim robotnicom w mrowisku (zakładając, że królowa kojarzy się tylko raz i magazynuje plemniki); samica przekazałaby połowie robotnic. Tak czy inaczej, zmutowany gen na pomaganie mógł najpierw pokazać swoje efekty wśród dużego odsetka robotnic w mrowisku, niesłychanie zwiększając ewolucyjną korzyść dla królowej, która miała ten zmutowany gen i produkowała pomocne robotnice.
Profesor (emeritus) na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji. Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.
