Немецкие ученые впервые задокументировали существование в природе удивительных структур — живых башен из нематод. Эти кооперативные образования, обнаруженные в гниющих фруктах, служат механизмом коллективного расселения, позволяя тысячам червей одновременно перемещаться с помощью насекомых. Открытие представляет собой редкий случай групповой форезии — расселения живых организмов одного вида с помощью другого — в животном мире и предлагает новую модель для изучения эволюции социального поведения. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Для свободноживущих червей нематод — одних из самых распространенных животных на планете — расселение критически важно, так как они обитают в быстро разлагающихся субстратах, например гниющих плодах. Когда пища заканчивается, отдельные особи демонстрируют необычное поведение, называемое никтацией. Голодный червь приподнимается над поверхностью и начинает мотать головой в надежде прикрепиться к пролетающим насекомым, что позволит ему переселиться на новое место и найти еду. Однако возможность коллективного перемещения путем образования «башен из нематод» до недавнего времени оставалась гипотетической. Упоминания об этом феномене встречались только в исследованиях, проводимых в искусственных (лабораторных) условиях.
В ходе полевых работ ученые обследовали гниющие яблоки и груши в садах Констанца (Германия) с помощью цифровых микроскопов, зафиксировав 44 башни неизвестного вида Caenorhabditis sp. и 8 башен C. remanei. В рамках дальнейшего лабораторного анализа авторы содержали примерно 4 тысячи нематод вида C. elegans (популярный модельный объект) на чашках Петри с 2% агаром без добавления питательных веществ. При этом исследователи предоставили животным возможность использовать щетинку зубной щетки в качестве вертикальной опоры для башни. Каждую башню ученые документировали с помощью методов световой и флуоресцентной микроскопии, а для исследования функциональных характеристик башен применяли тактильные стимулы и анализ видеозаписей с последующей обработкой. «Башни активно взаимодействовали с окружением и росли, — сообщила Даниэла Перес из Института поведения животных Общества Макса Планка. — Когда мы их касались, они сразу же реагировали, тянувшись к источнику раздражения и прикрепляясь к нему».
Оказалось, что в естественных условиях башни состояли исключительно из личинок-дауэров (устойчивой к неблагоприятным условиям стадии для расселения) одного вида, несмотря на присутствие других нематод на том же субстрате. При контакте с насекомым-переносчиком структуры демонстрировали согласованное движение, покидая субстрат, на котором росли, и прикрепляясь к дрозофиле.
Построенные в искусственных условиях башни достигали высоты 11,4 мм и сохраняли стабильность свыше 12 часов в 77,7% случаев, формируя ответвления и даже преодолевая небольшие расстояния до новых областей. В лабораторных экспериментах все стадии развития C. elegans участвовали в построении башен, причем взрослые особи создавали более высокие структуры по сравнению с дауэрами.
Открытие предоставляет уникальную модель для изучения коллективного поведения. Высокая воспроизводимость результатов позволит ученым детально исследовать молекулярные механизмы и эволюционные аспекты группового расселения в будущем. «Башня нематод — не просто куча червей, — подчеркнула Даниэла Перес. — Это скоординированная структура, сверхорганизм в движении». Полученные результаты создают основу для сравнительного анализа с другими видами нематод, у которых форезия может зависеть от специфических химических сигналов. Особый интерес представляют дальнейшие исследования роли генетической гетерогенности в формировании столь удивительных кооперативных структур.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
