Ученые впервые обнаружили у насекомых кальциевый панцирь

Биологи выяснили, что тело мексиканских муравьев-листорезов вида Acromyrmex echinatior покрыто не только хитином, но и уникальной биоминеральной броней из кальция и магния. Ничего похожего у насекомых раньше не находили. Материал о важно открытии опубликовал ТАСС со ссылкой на статью в научном журнале Nature Communications.

«Защитные структуры на основе минералов кальция встречаются у самых разных живых существ, однако у насекомых мы никогда раньше не встречали подобную броню. Мы обнаружили, что тело муравьев-листорезов вида Acromyrmex echinatior защищено биоминеральным панцирем из кальцита. По мере их взросления он становится все толще и толще», – пишут ученые.

Палеонтологические находки показывают, что первые панцири появились примерно 550 млн лет назад, практически сразу после начала кембрийской эры, когда возникли предки всех современных многоклеточных живых существ. Особенно широко была распространена броня на основе кальцита и других форм карбоната кальция, которая покрывала моллюсков, коралловых полипов, морских ежей и других беспозвоночных.

Насекомые в этом отношении не похожи на других беспозвоночных, так как их панцирь обычно состоит не из биоминералов, а из биополимера хитина. Многие эволюционисты считают, что появление хитина и экзоскелетов на его основе произвело революцию в животном мире: именно благодаря этому предки современных насекомых начали активно передвигаться, оставаясь при этом защищенными.

Американские биологи под руководством профессора Висконсинского университета в Мэдисоне (США) Кэмерона Карри открыла первое исключение из этого правила. В ходе своего исследования они наблюдали за жизнью муравьев-листорезов, которые обитают в тропических регионах Нового Света.

Кальциевая защита от «рейдеров» и болезней

Эти насекомые живут в гигантских колониях по несколько сотен тысяч особей. Некоторые рабочие особи постоянно ухаживают за грибными садами муравейника и растущими личинками, другие собирают листья и защищают колонию от нахлебников.

Значительная часть видов муравьев-листорезов устраивает периодические набеги на соседние муравейники, поедая их урожай и похищая их личинки, чтобы впоследствии превратить в рабов.

Наблюдая за жизнью листорезов, Карри и его коллеги заметили, что многих насекомых покрывал необычный белый налет, равномерно распределенный по поверхности их тела. Предположив, что это какая-то грибная инфекция, биологи поймали нескольких особей муравьев вида Acromyrmex echinatior и детально изучили структуру и состав этого налета.

Просветив его рентгеновским излучением, биологи обнаружили, что это вовсе не грибная инфекция, а биоминеральная броня. Она состоит из кристаллов кальцита, которые особым образом распределены по поверхности хитиновой оболочки. Биологи решили детально изучить свойства этого панциря, пытаясь понять, зачем он нужен и как формируется.

Оказалось, что материал для панциря непрерывно вырабатывают клетки хитиновой оболочки: они выделяют на поверхность хитина соединения магния и кальция. Интересно, что процесс формирования кристаллов и всего панциря в целом начинается только после того, как молодые муравьи достигают своих окончательных размеров.

Дальнейшие наблюдения показали, что эти кристаллы защищают муравьев не только от атак более крупных муравьев –«рейдеров» вида Atta cephalotes, но и резко уменьшают вероятность заражения различными формами грибных инфекций. Оказалось, что, несмотря на небольшую толщину, кальциевый панцирь повышает прочность экзоскелета муравья примерно в два раза. Грибные инфекции просто не могут пробиться через него и достичь хитина, который их клетки могут растворять.

Ученые предполагают, что схожая защитная оболочка есть у многих других видов муравьев-листорезов. Исследователи надеются, что дальнейшее изучение подобной брони поможет понять, как муравьи обзавелись подобным панцирем и когда это произошло.

(Источник: nauka.tass.ru. Фото: © Vaclav Sebek/Shutterstock/FOTODOM).