Открыто сотрудничество муравьёв и бактерий в добыче азота

Подобно фермерам-людям, муравьи-листорезы (Leafcutter ant) выращивают свои грибковые сады не без помощи азотофиксирующих бактерий. Это открытие группы учёных, возглавляемой профессором Кэмероном Карри (Cameron Currie) из университета Висконсина в Мэдисоне, заставляет биологов под новым углом взглянуть на роль муравьёв в тропических и субтропических лесах.

Муравьиная королева и её выводок в грибковом саду, заботливо выращиваемом в колонии насекомых (фото Michael Poulsen).

Исследователи нашли бактерии-азотофиксаторы двух видов в 80 колониях листорезов восьми биологических видов из Аргентины, Коста-Рики и Панамы. Эти бактерии опосредованно (через сады грибов, являющихся основной пищей муравьёв) помогают мурашам приобретать атмосферный азот.

Серия опытов показала, что усвоенный бактериями-симбионтами N₂ действительно попадает затем в муравьёв. (Ранее только у одного отряда насекомых — термитов — был обнаружен симбиоз с бактериями-азотофиксаторами.)

Муравьи-листорезы насчитывают 41 вид (кадры UW-Madison).

Это очень важный момент. "Азот является ограничивающим ресурсом, — объясняет один из авторов исследования Гаррет Суен (Garret Suen). — Если у вас его нет, вы не сможете выжить".

Муравьи-листорезы используют листья как питательную среду для грибов, так что в определённом смысле являются растительноядными. Но ведь известно, что насекомые, питающиеся растениями, ограничены в потреблении азота.

Однако у листорезов таких проблем нет: их многометровые подземные гнезда укрывают миллионы особей. В лесах Амазонки листорезы насчитывают общий вес, в четыре раза больший, чем биомасса всех наземных животных, вместе взятых!

Детали работы Карри (на снимке) и его коллег можно найти в пресс-релизе университета и статье в Science (фото UW-Madison).

Теперь ясно — в чём кроется секрет эволюционного успеха данных муравьёв: порядка 50 миллионов лет назад, когда у них зародилось "грибное фермерство", насекомые приобрели и партнёров-бактерий, усваивающих атмосферный азот, — этот источник важного элемента позволил мурашам доминировать в своей среде.

"Без азота не существует способа, каким бы эти ребята могли достичь таких больших размеров колонии", — заключает Суен.

Более того, наземные экосистемы тропиков, по сути, бедны азотом, так что вновь обнаруженный его мощный источник может оказаться критически важным: через муравьёв этот элемент попадает по пищевой цепи в остальную часть всей экосистемы.