Эволюция муравьев: как отказ от брони помог создать великие колонии

3D-реконструкция экзоскелета рабочего муравья (Myrmoteras sp.), созданная методом рентгеновской томографии. Автор: Джулиан Кацке.

Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, раскрывает фундаментальную стратегию эволюции муравьев. Ученые из Мэрилендского университета обнаружили, что формирование сложных социальных структур стало возможным благодаря компромиссу между индивидуальной защитой отдельной особи и общей мощью коллектива.

Анализ более 500 видов муравьев с помощью трехмерного рентгеновского сканирования показал, что многие виды сознательно «экономят» на индивидуальной защите — кутикуле, которая образует экзоскелет. Создание прочной и толстой брони требует огромных затрат питательных веществ, особенно дефицитного азота и различных минералов. Снижая инвестиции в тело каждого отдельного рабочего, колония высвобождает ценные ресурсы для производства гораздо большего числа особей.

Эта стратегия «количества вместо качества» оказалась ключом к эволюционному успеху. Математическое моделирование подтвердило, что виды с меньшим объемом кутикулы имеют более крупные колонии. Хотя тонкий панцирь делает отдельного муравья более хрупким и уязвимым для хищников или болезней, это компенсируется преимуществами жизни в большом социуме: коллективной обороной гнезда, разделением труда и эффективным поиском пищи.

3D-реконструкции экзоскелетов рабочих муравьев родов Plagiolepis (слева) и Dacetinops (справа). Эти виды демонстрируют соответственно минимальные и максимальные затраты ресурсов на формирование кутикулы в исследованном наборе данных. Автор: Джулиан Кацке.

Ученые сравнивают этот процесс с развитием многоклеточных организмов, где отдельные клетки упрощаются ради функционирования сложной системы. Социальные механизмы — такие как химическая тревога и массовая атака — заменили потребность в тяжелых индивидуальных доспехах.

Исследование также выявило, что виды, выбравшие путь «упрощения» рабочих, отличаются более высокими темпами диверсификации. Меньшая потребность в ресурсах позволила муравьям осваивать новые среды обитания, где питательные вещества встречаются редко. Таким образом, переход от индивидуальной защищенности к коллективной силе стал двигателем, превратившим муравьев в одну из самых успешных и разнообразных групп живых существ на планете.

Источник: entomology.umd.edu

Больше новостей в телеграм-канале: Quantum Drift