Природа полна самозванцев, и многие из них встречаются в мире насекомых. Некоторые виды, такие как пчелиная муха или муравей-паук, являются экспертами в области дезориентации, и их способность сбивать с толку хищников или добычу сравнима с таковой у Джона Траволты в «Без лица» и Арьи Старк в «Игре престолов». Однако никогда ранее не наблюдалось, чтобы мясная муха успешно жила инкогнито среди термитов.
Впервые в истории международное исследование, проведенное Институтом эволюционной биологии (IBE), совместным центром Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) (Национальный исследовательский совет Испании [CSIC]) и Университетом Помпеу Фабра (UPF) совместно с Ботаническим институтом Барселоны (IBB, CSIC-CMCNB), обнаружило вид мясной мухи (семейство Calliphoridae), личинки которой проникают в колонии термитов-жнецов для комфортного существования.
Опубликованное в Current Biology открытие было сделано в горном хребте Анти-Атлас на юге Марокко и раскрывает уникальные морфологические и химические адаптации. Исследование проливает свет на эволюцию мух и адаптации видов, связанных с термитами.
«Это случайная находка. В нашей исследовательской группе мы в основном изучаем бабочек и муравьев. Поскольку шел сильный дождь, и бабочки не летали, мы искали муравьев. Когда мы подняли камень, то обнаружили термитник с тремя личинками мух, которых мы никогда раньше не видели. Вероятно, вода затопила более глубокие слои гнезда, и личинки выбрались на поверхность. Мы подумали, что это должно быть, чрезвычайно редкий вид, потому что мы провели еще три экспедиции в этом районе и, несмотря на то, что подняли сотни камней, обнаружили только двух мух, вместе взятых, в другом термитнике», - рассказывает Роджер Вила, исследователь IBE, возглавлявший исследование.
Команда описала морфологические адаптации этого вида мясной мухи. В частности, личинки этого каллифорида выработали уникальную маскировку, помогающую им проникать в термитники.
На задней части тела личинки демонстрируют «маску термита»: нефункциональную «голову» с усиками и щупиками того же размера, что и у крупного термита-жнеца. У них также есть два ложных глаза, которые на самом деле являются дыхательными отверстиями личинки.
«Большинство термитов живут на глубине нескольких метров и не обладают зрительным восприятием. Однако термиты-жнецы выходят в сумерках, чтобы собирать траву, поэтому у них есть функциональные глаза, которые личинки могут имитировать своими дыхальцами», — говорит Вила.
Кроме того, у личинок есть необычные «щупальца» вокруг их тел, которые очень подробно имитируют усики термитов, что команда смогла продемонстрировать с помощью сканирующей электронной микроскопии. Многочисленные щупальца, окружающие тело личинок, облегчают одновременную коммуникацию с несколькими термитами.
Личинки также маскируются запахом своих сородичей. Внутри гнезда все темно, поэтому термиты узнают друг друга с помощью своих усиков, с помощью которых они определяют форму и запах своих братьев и сестер. Все члены гнезда разделяют этот запах, и термиты-солдаты нападают и расчленяют любых незваных гостей из других колоний. Однако эти личинки также умудряются имитировать характерный запах своих хозяев.
«Мы количественно оценили химический состав этих личинок, и результат оказался удивительным: они неотличимы от термитов в колонии, где они живут; они пахнут точно так же. Кроме того, личинки и термиты в определенной колонии имеют небольшие различия в своем химическом профиле, который отличает их от других термитников. Этот запах является ключом к взаимодействию с термитами и извлечению выгоды из их совместной жизни. Это химическая маскировка», - объясняет Вила.
Когда команда обнаружила личинок в Марокко, те занимали пищевые камеры термитника. Попав в лабораторию с воссозданными условиями, ученые заметили, что личинки мух имели тенденцию селиться в наиболее густонаселенных местах гнезда, где они получали постоянное внимание со стороны термитов, которые чистили их, используя свои ротовые части.
Хотя команда не смогла раскрыть их рацион, они смогли наблюдать поведение, похожее на трофаллаксис: термиты, по-видимому, передавали пищу личинкам с помощью рта. «Личинки не только терпимы, но и постоянно общаются с термитами посредством контакта с их антенноподобными щупальцами. Термиты, похоже, даже кормят их, хотя это пока не было однозначно продемонстрировано», - объясняет Вила.
Команда подчеркивает сложность содержания этих насекомых в лаборатории, поскольку это подразумевает поддержание колоний пустынных термитов, которые живут в очень особых условиях. «Личинки, которых мы изучали, в конечном итоге погибли, не претерпев метаморфозы, поэтому могут быть элементы гнезда и симбиотических отношений между термитами и мухами, которые мы не смогли перенести в лабораторию. Их рацион в настоящее время неизвестен, а их взрослая форма остается загадкой», - добавляет Вила.
Отношения между личинками мясной мухи и термитами, по-видимому, являются формой социального паразитизма или симбиоза. Наиболее похожий случай обнаружен у мух горбаток. Однако у горбаток именно взрослые особи, а не личинки, имитируют термитов, представляя собой случай независимой эволюции отношений с термитами, или термитофилии.
«Общий предок мясных мух и мух гррбаток появился более чем 150 миллионов лет назад, что намного больше, чем разделяет людей и мышей. Поэтому мы уверены, что обнаружили новый случай эволюции социальной интеграции», - объясняет Вила.
Команда использовала филогеномные исследования, чтобы доказать, что обнаруженная ими муха принадлежит к роду Rhyncomya. Поскольку ни один из известных видов этого рода не разделяет необычный образ жизни или невероятную морфологию недавно обнаруженной мухи, исследование предполагает, что этот новый вид должен был эволюционировать очень быстро.
«Это открытие побуждает нас пересмотреть пределы и потенциал симбиотических отношений и социального паразитизма в природе. Но, прежде всего, мы должны осознать, как много мы еще не знаем об огромном разнообразии и специализации насекомых, которые являются важнейшими организмами в экосистемах», - заключает Вила.
Это международное исследование является результатом совместных усилий Института эволюционной биологии (IBE) и Ботанического института Барселоны (IBB, CSIC-CMCNB) в Барселоне, а также Университета Флоренции в Италии, Университета Миннесоты и Университета штата Северная Каролина в США и Музея естественной истории Дании.
Источник: Spanish National Research Council. Авто фото: Роджер Вила.