stringtranslate.com

Микоцепурус кузнеца

Mycocepurus smithii — вид муравьев , выращивающих грибы, из Латинской Америки . Этот вид широко распространен географически и встречается от Мексики на севере до Аргентины на юге, а также на некоторых островах Карибского бассейна . [1] [2] [3] Он обитает в различных лесных средах обитания и связанных с ними открытых пространствах. [2] Два исследования, опубликованные в 2009 году, показали, что некоторые популяции этого вида состоят исключительно из самок, которые размножаются посредством телитокозного партеногенеза . [4] [5] Детальное исследование обнаружило доказательства полового размножения у некоторых популяций бразильской Амазонки. [3] Соответственно, M. smithii состоит из мозаики популяций, размножающихся половым и бесполым путем. [3] В бесполых популяциях все муравьи в одной колонии являются женскими клонами королевы. [3] Внутри колонии муравьи выращивают грибной сад , выращенный из кусочков мертвых растительных остатков, мертвых насекомых и помета насекомых. [6] [7]

Описание

Тарелка Mycocepurus smithii
Крупный план головы кузнеца Mycocepurus smithii

Муравьев рода Mycocepurus отчетливо можно узнать по коронообразному скоплению шипов на промезонотуме, сросшимся мезонотуму и переднеспинке на передней части среднеспинки или средней части. Mycocepurus smithii имеет острые, выступающие проподеальные (задние части туловища) шипы, в отличие от M. obsoletus , у которого проподеальные шипы тупые. У рабочих также нет развитых промезонотальных шипов в центре кроны, что отличает M. smithii от M. goeldii и подобных видов. [1] [2]

Воспроизведение

Первоначально считалось, что M. smithii размножается только бесполым путем, поскольку не было обнаружено никаких свидетельств существования особей мужского пола. Это привело к тому, что M. smithii был признан первым видом муравьев, выращивающим грибы, который размножается посредством телитокозного партеногенеза, при котором самки, рабочие и репродуктивные королевы производятся бесполым путем. [5] [4] Цитогенетическим механизмом телитоки является либо апомиксис (митотический партеногенез), либо аутомиксис с центральным слиянием и низкой скоростью рекомбинации . [3] Аутомиксис с центральным слиянием - это цитогенетический механизм, зарегистрированный у других видов бесполых муравьев. [8] Часто встречаются гнезда с несколькими матками , что позволяет предположить, что M. smithii является полигинным видом. [5] [6] [7] Похоже, это случай вторичной полигинии, и королевы могут быть дочерьми основательницы. [6]

Детальное изучение многих популяций M. smithii в их географическом ареале (от Мексики до Аргентины) показало, что некоторые популяции M. smithii в бразильской Амазонии размножаются половым путем. Это было продемонстрировано с использованием высоковариабельных генетических маркеров . Сперма также была обнаружена в сперматеках королев. Половое размножение было предложено как механизм поддержания генетического разнообразия, наблюдаемого у этого вида. [3] Таким образом, M. smithii не является полностью бесполым, а вместо этого состоит из «мозаики» сексуальных и асексуальных популяций. Филогенетические реконструкции и биология вида позволяют предположить, что эти половые популяции дали начало бесполым. [3] Механизм перехода к асексуальности до сих пор неизвестен. Однако анализы на антибиотики и генетический скрининг показывают, что асексуальность вызывает не эндосимбионт , такой как Wolbachia . [4] Фактически, сравнительный анализ показал, что эндосимбионты Wolbachia , по-видимому, не вызывают асексуальности у муравьев в целом. [8]

Архитектура гнезда

Гнезда и колонии M. smithii подробно изучены в Пуэрто-Рико и Бразилии . [6] [7] [5] На поверхности гнезда M. smithii можно узнать по насыпям, состоящим из выкопанной почвы и глины. В центре каждого гнездового холмика расположен вход в гнездо диаметром примерно 1,2 мм. Большие гнезда M. smithii , предположительно более древние, могут содержать до 7 или около того камер. [5] [6] [7] Некоторые грибные камеры неглубокие, тогда как другие можно найти на большой глубине, до 2 метров. [7] Заброшенные камеры используются для хранения отходов грибного сада и рыхлой почвы от строительства камер. Количество гнездовых камер имеет тенденцию увеличиваться по мере взросления колоний. [7] Поскольку королевы M. smithii способны к бесполому размножению, считается, что колонии могут также расти путем почкования [7] в дополнение к независимому основанию колонии. [5] Колонии, которые растут путем почкования, могут образовывать большие сети колоний. [7]

Рабочие муравьи M. smithii поддерживают узкие туннели (диаметром 1,3 мм), которые не позволяют двум муравьям пройти друг через друга в туннеле (размер головы около 0,7 мм у рабочих и 0,9 мм у маток). Туннели также имеют несколько секций немного большего размера (диаметром около 3,6 мм), которые позволяют проходить и одновременно облегчают обмен информацией. Узкие туннели, по-видимому, легче построить (энергетически дешевле), а также могут способствовать выравниванию влажности и температуры в колонии или предотвращению вторжений хищников. [6] [7] В целом колонии M. smithii меньше, чем колонии M. goeldii . [5] [7]

Выращивание грибов

Основывая новую колонию, молодые королевы сбрасывают крылья либо перед раскопками гнезда, либо прямо внутри него. Затем они выкапывают туннель глубиной примерно 10 см (4 дюйма) и создают основную камеру. Затем царица, или бескрылая, переносит крылья в основную камеру и вставляет их в потолок камеры, где поверхность крыльев используется в качестве платформы для выращивания зарождающегося грибного сада. Она также будет искать у входа в гнездо помет гусениц, чтобы накормить грибной сад. Женские передние крылья всех так называемых Paleoattini (роды Mycocepurus , Apterostigma и Myrmicocrypta ) имеют пятно в форме полумесяца, лишенное каких-либо жилок, волосков и пигментации, и считается, что оно обеспечивает «легко очищаемую» платформу для грибка. сад. [6] Королевы социально-паразитического вида Mycocepurus castrator не создают свои колонии самостоятельно, а на их крыльях отсутствует чистое пятно. [9] Это косвенно подтверждает идею о том, что пятно на крыле выполняет функцию на ранней стадии основания колонии и стадии культивирования грибов у самостоятельно образующихся королев Mycocepurus . [9] По мере взросления колонии рабочие развиваются, а затем ухаживают за грибным садом, кормя его сухими листьями, пометом гусениц и другим мусором из опада. [6] [7]

Одной из особенностей выращивания M. smithii является то, что, в отличие от высших аттин, они используют для своих садов широкое разнообразие грибковых линий. [10] [11] Линии M. smithii со временем претерпели множество смен сортов. Предполагается, что эта тенденция к смене сортов является механизмом, помогающим компенсировать некоторые издержки асексуальности. [12] Кроме того, в отличие от других муравьев, выращивающих грибы, M. smithii имеет микробиом , отличный от окружающей почвы. [13] Бразильская популяция M. smithii имеет грибковый сорт со структурами, подобными гонгилидиям . Это необычно, поскольку гонгилидии представляют собой богатые питательными веществами пищевые тела, вырабатываемые грибами муравьев -листорезов , а муравьи-листорезы являются довольно дальними родственниками Mycocepurus. [14]

Рекомендации

  1. ^ аб Кемпф, W (1963). «Обзор рода муравьев Mycocepurus Forel, 1893 (Hymenoptera: Formicidae)». Студия Энтомологии .
  2. ^ abc Маккей, Уильям П.; Маес, Жан-Мишель; Фернандес, Патрисия Рохас; Луна, Глэдис (24 августа 2004 г.). «Муравьи Северной и Центральной Америки: род Mycocepurus (Hymenoptera: Formicidae)». Журнал науки о насекомых . 4:27 . дои :10.1093/jis/4.1.27. ISSN  1536-2442. ПМК 1081568 . ПМИД  15861242 . Проверено 7 июля 2016 г. 
  3. ^ abcdefg Рабелинг, Кристиан; Гонсалес, Омар; Шульц, Тед Р.; Баччи, Маурисио; Гарсия, Маркос В.Б.; Верха, Манфред; Ишак, Хизер Д.; Мюллер, Ульрих Г. (14 июня 2011 г.). «Загадочные половые популяции объясняют генетическое разнообразие и экологический успех широко распространенных бесполых муравьев, выращивающих грибы». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (30): 12366–12371. Бибкод : 2011PNAS..10812366R. дои : 10.1073/pnas.1105467108 . ПМК 3145723 . ПМИД  21768368. 
  4. ^ abc Himler AG, Caldera EJ, Baer BC, Фернандес-Марин Х, Мюллер У.Г. (2009). «Никакого секса ни у муравьев, выращивающих грибы, ни у их посевов». Труды Королевского общества Б. 276 (1667): 2611–6. дои :10.1098/rspb.2009.0313. ПМЦ 2686657 . ПМИД  19369264. 
    • Виктория Гилл (15 апреля 2009 г.). «Муравьи населяют «мир без секса»». Новости BBC .
  5. ^ abcdefg Рабелинг, К; Лино-Нето, Дж; Каппеллари, Южная Каролина; Дос-Сантос, Айова; Мюллер, Ю.Г. (2009). «Телитокозный партеногенез у муравьев-грибов Mycocepurus smithii (Hymenoptera: Formicidae)». ПЛОС ОДИН . 4 (8): 12366–12371. Бибкод : 2009PLoSO...4.6781R. дои : 10.1371/journal.pone.0006781 . ПМЦ 2728836 . ПМИД  19707513. 
  6. ^ abcdefgh Фернандес-Марин, Х.; Циммерман, Дж. К.; Всисло, WT; Ренер, С.А. (2005). «Основание колонии, архитектура гнезда и демография базального муравья, выращивающего грибы, Mycocepurus smithii (Hymenoptera, Formicidae)» (PDF) . Журнал естественной истории . 39 (20): 1735–1743. Бибкод : 2005JNatH..39.1735F. дои : 10.1080/00222930400027462. S2CID  36894744 . Проверено 7 июля 2016 г.
  7. ^ abcdefghijk Рабелинг, С; Верхааг, М; Энгельс, В. (2007). «Сравнительное исследование архитектуры гнезд и структуры колоний муравьев, выращивающих грибы, Mycocepurus goeldii и M. smithii». Журнал науки о насекомых . 7 (40): 1–13. дои : 10.1673/031.007.4001. ПМЦ 2999435 . ПМИД  20331400. 
  8. ^ аб Рабелинг, С; Кронауэр, DJC (2013). «Телитокозный партеногенез у эусоциальных перепончатокрылых». Ежегодный обзор энтомологии . 58 : 273–292. doi : 10.1146/annurev-ento-120811-153710. ПМИД  23072461.
  9. ^ аб Рабелинг, Кристиан; Баччи-младший, Маурисио (июль 2010 г.). «Новая безработная инквилина в Нижнем Аттини (Hymenoptera: Formicidae) с обсуждением социального паразитизма у муравьев, выращивающих грибы». Систематическая энтомология . 35 (3): 379–392. Бибкод : 2010SysEn..35..379R. дои : 10.1111/j.1365-3113.2010.00533.x. S2CID  50232493.
  10. ^ Мюллер, У.Г.; Ренер, SA; Шульц, Т.Д. (1998). «Эволюция земледелия у муравьев». Наука . 281 (5385): 2034–2038. Бибкод : 1998Sci...281.2034M. дои : 10.1126/science.281.5385.2034. ПМИД  9748164.
  11. ^ Рабелинг, К. (2004). Нестер, Streueintrag и симбионтный Pilze amazonischer Ameisen der Gruppe ursprünglicher Attini. Дипломарбайт. Университет Тюбингена. 86р.
  12. ^ Келлнер, К; Фернандес-Марин, Х; Ишак, Х; Сен, Р; Линксвайер, Т.А.; Мюллер, Ю.Г. (2013). «Коэволюционные закономерности и диверсификация муравьино-грибных ассоциаций у бесполых грибковых муравьев Mycocepurus smithii в Панаме». Журнал эволюционной биологии . 26 (6): 1352–1362. дои : 10.1111/jeb.12140. PMID  23639137. S2CID  23711609.
  13. ^ Келлнер, К; Ишак, HD; Линксвайер, Т.А.; Мюллер, Ю.Г. (2015). «Состав и разнообразие бактериального сообщества в симбиозе предковых муравьевых грибов». ФЭМС Микробиология Экология . 91 (7): fiv073. дои : 10.1093/femsec/fiv073 . ПМИД  26113689.
  14. ^ Масюлёнис, В.Е.; Рабелинг, К; Де Файн Лихт, HH; Шульц, Т; Баччи, М. младший (2014). «Бразильская популяция бесполых муравьев Mycocepurus smithii (Formicidae, Myrmicinae, Attini), выращивающих грибы, культивирует грибковые симбионты со структурами, подобными гонгилидиям». ПЛОС ОДИН . 9 (8): е103800. Бибкод : 2014PLoSO...9j3800M. дои : 10.1371/journal.pone.0103800 . ПМЦ 4125159 . ПМИД  25101899. 

Внешние ссылки