Карапузик верхом на муравье: 100 миллионов лет мирмекофилии

Друг в беде не бросит, лишнего не спросит, вот что значит настоящий верный друг. Концепция дружбы у нас, у людей, и у животных немного отличается. Ведь если друг пользуется вами, то другом его уже сложно назвать. В мире дикой природы нет места моральным и этическим принципам, есть только одно правило — выжить любым доступным способом. Потому некоторые существа одного вида начинают сотрудничать с существами другого вида. Подобные отношения бывают как взаимовыгодными, так и выгодными только одной особи из дуэта. Межвидовую «дружбу» называют симбиоз, примеров которого в современном мире масса, но как давно зародился такой нестандартный механизм выживания? Если расчеты ученых верны, то не меньше 100 миллионов лет назад.

Сегодня мы познакомимся с исследованием, в котором группа ученых рассмотрела ископаемого жука, когда-то застрявшего в древесном соку и сохранившемся до наших дней в очень хорошем состоянии. Наблюдения доказали симбиотические связи между этим насекомым и праотцами современных муравьев. Что именно нашли ученые, как находки из прошлого объясняют настоящее и что такого необычного в этом жуке? Ответы ждут нас в докладе исследовательской группы. Поехали.

Главный герой

Сто миллионов лет тому назад один маленький жук ползал себе по дереву, думал о своем и никому не мешал. Он так замечтался, что не заметил, как попал в вязкий древесный сок. Кто знает, может ему было бы спокойнее, если бы он знал, что спустя миллионы лет станет героем научного исследования. Этот злосчастный древесный сок в последствии стал янтарной тюрьмой, а если точнее, то бирманским янтарем.

Насекомое в янтаре.

Бирманский янтарь это янтарь, который можно обнаружить в северо-восточной части Бирмы (ныне Мьянма). Другое название этой ископаемой смолы — бирмит.

Описание бирмита впервые увидело свет еще в 1893 году, когда немецкий исследователь Отто Хельм описал в своем труде необычную субстанцию, полученную им от немецкого геолога Фрица Нётлинга.

Бирмит, как это принято у людей, начали массово добывать, однако массовость не была уж столь велика — всего 40 тонн в период с 1897 по 1930 год. Потом в 1936 году добыча была прекращена и вновь возобновилась лишь в 1999. С того времени добывается лишь 10-500 кг в год. К слову, в Лондонском музее естественной истории хранится самый крупный кусок янтаря весом 15 кг.

Рынок янтаря в Качине, Мьянма.

Ученых же интересует не столько сам янтарь, а то что в нем можно найти, а именно останки различных существ, населявших нашу планету миллионы лет тому назад. Это касается и главного героя исследования. 

Promyrmister kistneri это ископаемый вид жуков из семейства насекомых с очень милым названием — карапузики. Это семейство на данный момент насчитывает порядка 3500 видов, а свое название они получили за счет небольшого размера — от 1 до 25 мм.

Жук-карапузик, которых в английском языке почему-то называют клоунами (Clown beetle), возможно из-за внешнего вида. Второе название Hister beetle (с латыни « hister» — актер) возможно дано за способность изображать мертвого в случае опасности. 

Основной же особенностью этих насекомых является их симбиоз с муравьями, правда муравьи об этом не особо и догадываются. Дело в том, что некоторые виды карапузиков, словно Штирлиц, проникают в стан врага, то есть колонию муравьев, и пользуются их благами. Но жук не может просто так войти в колонию и сказать: «привет, я карапузик, давайте дружить, не тужить и вместе жить». В таком случае муравьи быстро бы расправились с чужаком. Однако карапузик хитер и готов на многое, чтоб пользоваться халявной едой и жильем муравьев. Он адаптируется к муравьям, при этом изменяется его анатомия, поведение и даже химический след. После этого муравьи считают его одним из них. 

Подобные адаптационные процессы, связанные с симбиотическими связями, не так уж и часто встречаются в природе. Как правило, существа в симбиозе либо не меняются, либо меняются не столь радикально, подстраиваясь под своего партнера.

Ископаемый жук-карапузик из янтаря, судя по данным исследователей, также адаптировался и внедрялся в колонии муравьев. 

Итак, перейдем к более детальному описанию исследуемого жука.

Изображение №1: Promyrmister kistneri.

Размер янтарной тюрьмы, в которой заточен жук, составляет 5.5 мм в длину и 3.5 мм в ширину. Как видно из фото 1А, жук хорошо сохранился, за исключением того, что часть левой стороны покрыта экссудатом, выходящим с вентральной стороны края переднеспинки (стрелочки на 1А и 1G).

Ученые смогли определить вид данного жука по определенным отличительным внешним признакам: 

• большое углубление за средним и задним базальными сегментами конечностей (1C, 1H);
• метавентральная посткоксальная линия, изогнутая и простирающаяся латерально до метанеэстернума (1B, 1C);
• три отчетливые полоски (борозды) на каждом надкрылье (1A);
• отсутствие дорсальных борозд на переднеспинке (1A, 1B);
• сильно развитая апикальная шпора на конечностях (1D, 1E);
• борозда между комбинированным наличником и лбом (1B, 1C);
• полости треугольной формы в месте присоединения антенн;
• железистое отверстие в посткоксальной полости позади метакокса (1H).

Размеры самого жука составляют 3.2 мм в длину и 2.3 в ширину (действительно карапузик). Ископаемый жук был найден в янтарной шахте рядом с Ное Бам, город Танаинг, штат Качин, Мьянма. 

Уран-свинцовый метод датирования ископаемых показал, что данному кусочку янтаря (следовательно и жуку в нем) примерно 98.79 ± 0.62 миллионов лет.

О дружбе в природе (дабы не растягивать повествование, под спойлером спрятан кусочек одной из предыдущих статей о симбиозе)
Для человека выгода от дружбы, как правило, носит психологический (эмоциональный) характер. Мы знакомимся с новыми людьми, начинаем дружить и общаться потому, что нам это попросту приятно. То же самое можно сказать и про наших домашних питомцев. Коты, собаки, хомячки, рыбки и т.д. это друзья для человека и скорее моральная, нежели физическая, поддержка. Хотя есть люди, живущие по принципу мамы из мультика «Простоквашино»:

— Ну ты сам подумай, какая от этого кота польза?
— Ну, почему обязательно польза? Какая, например, польза от этой картины на стене?
— От этой картины на стене очень большая польза — она дырку на обоях загораживает!

Но вернемся к флоре и фауне. В дикой природе (симбиоз в контролируемых условия не будем рассматривать) отношения между представителями разных видов нужны для выживания или для более комфортной жизни.

Рыба-клоун в анемоне.

Ярким и одним из самых известных примером являются рыбы-клоуны и морские анемоны (актинии). Рыбки, при виде которых многие восклицают что-то наподобие «о, Немо!», живущие внутри анемон, невосприимчивы к их книдоцитам (стрекательным/жалящим клеткам), а вот хищники очень даже восприимчивы. Другими словами, рыбы-клоуны живут в доме с электрической оградой. Актинии же получают пользу от такого соседства в виде питательных веществ из продуктов жизнедеятельности рыб. 

Еще один необычный симбиоз некоторые виды анемон формируют с раками-отшельниками.

Из глубин морских переместимся на цветущую поляну. Кого мы всегда представляем рядом с цветком? Конечно же, пчел. Эти трудоголики собирают нектар с цветков, то есть получают пищу. При этом, перелетая с цветка на цветок, они осуществляют так сказать опосредованное опыление, чем помогают растениям в размножении. Другими словами, на вопрос «ты что, свечку держала?» пчела ответила бы утвердительно, после чего ужалила бы вас за такие неподобающие вопросы.

Пчелы на подсолнухе. 

Кроме пчел в процессе опыления растениям помогают и другие виды насекомых (муравьи, шмели, бабочки и т.д.), а также и позвоночные животные (птицы, летучие мыши, грызуны и т.д.).

Как мы с вами уже поняли, симбиотические отношения не являются редкостью. Нас скорее удивляют участники этих отношений, нежели сам факт их существования.

Результаты исследования

Исследователи отмечают, что мирмекофилы* существовали еще в период эоцена*, а эусоциальность*муравьев в два раза старше. Однако ранее еще не было подтверждений того, что в колониях муравьев 100 миллионов лет назад жили мирмекофилы.

Мирмекофил* — существо, обитающее вместе с муравьями в одном гнезде или рядом с ним, а также зависимое от них.

Эоцен* — один из этапов палеогенового периода, начался 56 и закончился 33.9 миллионов лет назад.

Эусоциальность* — высший уровень социальной организации животных.

Сложность определения наличия в тот период среди муравьев мирмекофилов заключается в том, что окаменелости муравьев не так часто встречаются, как можно было подумать, а число возможных мирмекофилов внутри одной колонии очень мало, если судить по современным наблюдениям. 

Найденный и изучаемый в данном труде жук-карапузик может быть доказательством того, что сосуществование этого вида вместе с муравьями началось еще в мезозое (от 251 млн. до 0.024 млн. лет назад).

Результаты анализа морфологии и филогенетической позиции ископаемого Promyrmister указывают на то, что перед нами новый род вымершей ветви облигатных мирмекофилов* из таксоновой группы Haeteriinae (2A, 2B).

Облигатные мирмекофилы* — организмы, которые не могут выжить без мирмекофилии, то есть без муравьев.

Изображение №2

Стоит отметить, что представители таксона haeteriine более чем комфортно себя чувствуют среди муравьев, что подтверждается особенностями их поведения: стомодеальный трофаллаксис (кормление путем отрыгивания), чистка рабочих муравьев, прикрепление к муравьям (форезия*) и перенос рабочими по территории гнезда.

Форезия* — расселение одного организма при помощи переноса его другим организмом.

Чтобы так свободно чувствовать себя среди муравьев, жуку-карапузику необходимо подстраиваться под своих соседей. И это происходит не только на уровне поведенческих особенностей, но и анатомических и химических. Прежде всего жук имитирует кутикулярные углеводороды колонии, где обитает. Кроме этого, жук использует специальное вещество, выделяемое из желез по краям переднегруди или посткоксальной области нижней части тела, как седативное для муравьев, то есть успокоительное.

На данный момент существует род жуков-карапузиков Haeterius (2С), к которому логично будет приписать и исследуемого ископаемого жука Promyrmister. Почему это важно? Потому что этот род и близкие к нему таксоны (Eretmotus, Sternocoelis и Satrapes) в совокупности составляют единую группу, которая встречается в палеарктике*. В этом же регионе мы и находим бирманский янтарь.

Палеарктика* — биогеографический регион (красный цвет на карте).

Представители ископаемых Promyrmister (2С) судя по исследованию обладают классическими внешними признаками жуков из рода Haeterius. Ученые считают, что эти признаки напрямую связаны с образом жизни насекомого, то есть с необходимостью жить с муравьями, имитируя их. К внешним особенностям относят: широкие голени с шипами на внешнем крае, короткие лапки на голенях, пространство между усиками треугольной формы, выраженные антеннальные полости на вентролатеральной части миотома, широкая провентальная доля. Ученые считают, что такие анатомические особенности обусловлены необходимостью противостоять мандибулам (жвалам) муравьев.

Любопытен также и факт поведенческих особенностей жука-карапузика. Дело в том, что ученые ранее исследовали другой вид жуков (Staphylinidae), которые живут в симбиозе с термитами. Несмотря на присутствие защитной морфологии (особенностей строение тела), эти жуки считаются захватчиками или же «паразитами» в бытовом смысле слова. А вот жуки-карапузики сосуществуют с муравьями достаточно мирно именно за счет социальной интеграции в жизнь колонии (2D, 2E). 

Кроме того, жуки-карапузики используют некое умиротворяющее вещество, предположительно выделяемое железами по краям переднегруди. Детально исследовать этот аспект у ископаемых достаточно проблематично, однако наличие экссудатов на исследуемой особи (1А и 1G) говорит о том, что вещество выделялось в районе левого края проторакса.

Если подводить итоги, то можно с определенной долей уверенности сказать, что ископаемый жук Promyrmister, как и его современные сородичи, жил в муравьиных колониях, пользуясь всеми сопутствующими благами. При этом имела место быть полная социальная и симбиотическая интеграция в общество муравьев, реализованная посредством анатомической мимикрии, успокаивающего вещества и имитации кутикулярных углеводородов муравьев.

Остается вопрос — с какими именно муравьями жили жуки Promyrmister? 

Все муравьи, которых когда-либо находили в бирманском янтаре, относятся к одной ветви Formicidae: представители родов Gerontoformica, Myanmyrma и Camelomecia, а также вымершего подсемейства Sphecomyrminae. Перечисленные муравьи не имеют признаков общей краун-группы, но все же были отнесены в одну группу Formicidae. Однако, как я уже говорил ранее, ископаемых муравьев в янтаре крайне мало, потому сложно сопоставить жуков Promyrmister с определенным видом муравьев.

Краун-группа (кроновая группа)* — группа всех потомков общего предка ныне живущих видов.
Стем-группа* — все вымершие виды за вычетом вошедших в краун-группу.

Ученые же предполагают, что исследуемый жук мог жить в симбиозе с представителями вида муравьев, относящегося к стем-группе. Но ученые не отбрасывают вероятность найти в будущем ископаемые тех самых муравьев, которые могут оказаться из краун-группы. 

Независимо от того, жили ли Promyrmister с муравьями из краун-группы или нет, понятно одно — их первоначальные муравьи-симбионты уже давно вымерли. 

Изображение №3

Рассматривая современных муравьев становится понятно, что представители жуков-карапузиков не привязаны к определенному виду или роду муравьев. Они могут встречаться в колониях муравьев из рода Dolichoderinae, Dorylinae, Formicinae, Myrmicinae и Ponerinae (изображение №3). Именно это «непостоянство» в выборе партнера и объясняет столь продолжительную историю существования симбиоза между карапузиками и муравьями, как заявляют ученые. Не будучи привязанными к одному виду или роду муравьев, жуки смогли избежать вымирания вместе с ними.

Складывается впечатление, что жуки-карапузики в процессе эволюции не избавлялись от симбиотического образа жизни, а совершенствовали его посредством не только лучшей адаптации к определенному симбионту, но и посредством выбора лучшего симбионта. 

Изображение №4: примеры адаптации жуков к муравьям-симбионтам. 

На изображении 4А показана миграция муравьев вида Eciton burchellii, в рядах которых затесалось несколько жуков-карапузиков. Как видно по фото, жуки обладают подобным окрасом, как и их «братья» муравьи. Изображение 4В — муравей-рабочий вида Eciton hamatum и жук, внешний вид которого отчетливо говорит об адаптации к данному конкретному виду муравьев. Изображение 4С это проверка внимательности. Обратите внимание куда указывает стрелка — это не гастера муравья, а жук. Прикрепляясь к телу муравья, жук может мигрировать вместе с колонией. А его окрас и место крепления помогают замаскироваться, чтобы избежать опасностей.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования настоятельно рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

Симбиоз это не что-то новое, это не веяние моды дикой природы. Это явление, которое эволюционировало многие миллионы лет наряду с теми, кто им пользовался. Конечно, найти первоисточник симбиоза практически нереально, но благодаря данному исследованию становится понятно, что симбиотические отношения между разными видами живых организмов существуют как минимум 100 миллионов лет. 

Не зная своей истории, мы обрекаем себя на невежество. Этот тезис применим не только к истории нашей цивилизации, но и к миру, нас окружающему. Флора и фауна этого мира развивалась очень долго, и мы не можем открыть все ее секреты за один раз. Предстоит еще многое открыть, многое исследовать и многое понять, прежде чем мы сможем с уверенностью сказать, что мы знаем мир, в котором живем.

Пятничный офф-топ:

Небольшой ролик о жизни жуков в колонии муравьев.

Офф-топ 2.0:

Данный ролик уже использовался в одной из предыдущих статей, но и к этой он также подходит (к тому же ролик весьма забавный).

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и хорошего всем дня, ребята! :)

Источник