Mravenci žijící na akátu ji chrání před býložravci tím, že se zaměřují na vibrace, které cítí, když se zvíře přiblíží nebo začne jíst větve. Mravenci jsou nejen v pohotovosti, ale také běží směrem ke zdroji vibrací z celého stromu. Zároveň nereagují na vibrace větví od větru. Studie byla zveřejněna v Současná biologie.
Vztah akácií a mravenců je klasickým příkladem symbiózy. V savaně žije mnoho býložravců, obratlovců a bezobratlých, divokých i domácích, kteří si chtějí pochutnávat na listech a větvích akátu. Mravenci žijící na stromech chrání svůj domov před útoky býložravců, akát jim zase poskytuje výživný nektar a úkryt v dutých trnech. Jakmile si mravenci všimnou býložravce, vyběhnou z úkrytu, agresivně na něj zaútočí a koušou ho, dokud neustoupí, ale až dosud nebylo jasné, jak mravenci chápou, kam se mají utéct, aby se bránili. Někteří býložravci jsou aktivní v noci a mravenci se často schovávají v dutých páteřích, takže vizuální signály nemusí být spolehlivé. Věřilo se, že mravenci se řídí pachem mízy z poškozených listů rostlin, ale chemické signály se šíří spíše pomalu a silně závisí na směru větru.
Němečtí badatelé Felix Hager (Felix A. Hager) a Katrin Kraus (Kathryn Krausa) z Ruhrské univerzity v Bochumi (Německo) si při práci v keňské savaně všimli, že když se dotkli větví akátu, okamžitě je napadli agresivní mravenci. Vědci mají podezření, že mravenci mohou reagovat na vibrace. Rozhodli se tento předpoklad otestovat na mravencích. Crematogaster mimózyžijící na akátu Akát zanzibarický.
Pro začátek autoři pozorovali aktivitu mravenců v závislosti na síle větru a ukázalo se, že se sílícím větrem aktivita hlídkování větví klesá. Pomocí akcelerometru vědci měřili a porovnávali vibrace akátu způsobené větrem a kozou požírající listy. Vibrace z poryvů větru více než čtyři metry za sekundu se vyznačovaly nízkými frekvencemi, většinou pod dvěma kilohertz. V okamžiku, kdy koza utrhla list z akátu, frekvence vibrací na větvích akátu dosáhla šesti kilohertzů, při měření blíže k vrcholu stromu se amplituda zvýšila. Pro simulaci dopadu býložravce autoři použili zařízení, které vytváří vibrace o dané intenzitě, podobné intenzitě vibrací způsobených kozou.
Dříve byli na ostrově Fidži objeveni mravenci, kteří nejen žijí na rostlině a živí se jejím nektarem, ale také tyto rostliny sami vysazují. Přečtěte si o tom, jak mohou rostliny ovlivnit své symbionty, a o chování rostlin obecně v našem materiálu „Kdyby stromy mohly mluvit“.
Alexandra Kochetková
Ale nepodařilo se jim zvětšit velikost
Američtí a brazilští vědci prezentovali výsledky pozorování evoluce buněk s uměle syntetizovaným minimálním genomem. Přes dva tisíce generací znovu získali adaptabilitu na vnější podmínky, ale nebyli schopni zvětšit svou velikost. Článek o tom vyšel v časopise Nature. V roce 2010 pracovníci ústavu J. Craig Venter obdržel první buňku se zcela umělým genomem. K tomu odstranili vlastní DNA z bakterie Mycoplasma mycoides a nahradili ji mírně upravenou syntetizovanou v laboratoři. Skládal se z přibližně milionu párů dusíkatých bází a obsahoval 901 genů. Buňka byla pojmenována JCVI-syn1.0. Poté se vydali zjistit, jakou minimální sadu genů buňka potřebuje pro samostatné přežití a reprodukci, a začali buňkám dodávat stále zkrácenější genomy. Jak k tomu došlo, je podrobně popsáno v materiálu „Životní mzda“, publikovaném v roce 2016, kdy byla vytvořena verze JCVI-syn3.0 s minimálním genomem, který se skládal pouze z 473 genů. To se ukázalo jako nedostatečné pro udržitelnou reprodukci a pohodlí experimentů a bylo nutné přidat několik genů. Aktuální verze JCVI-syn3B, o které se v nové práci pojednává, obsahuje 493 genů. Dnes je to organismus s nejmenším známým genomem, který může růst v čisté laboratorní kultuře. JT Lennon (J. T. Lennon) z Indiana University s kolegy z J. Craig Venter a další vědecká centra v Brazílii a USA porovnávali úroveň akumulace mutací v organismech s minimálními a neminimálními genomy – JCVI-syn3B a JCVI-syn1.0. Aby se minimalizoval vliv přirozeného výběru, byly předtím aklimatizovány ve standardním tekutém živném médiu a z jedné vybrané buňky bylo postupně vypěstováno několik monoklonálních populací. Ukázalo se, že průměrný počet mutací na nukleotid za generaci je mezi nimi prakticky nerozeznatelný: 3,25 × 10−8 versus 3,13 × 10−8 (p = 0,667). Jedná se o nejvyšší úroveň akumulace mutací, která byla kdy zaznamenána v buněčných organismech, což odpovídá existujícím představám, že s menším genomem je rychlost mutace vyšší (a u M. mycoides je zpočátku vysoká). Celková distribuce mutací podle typu (inzerce, delece, jednonukleotidové substituce) se také ukázala být podobná (χ22 = 4,16; p = 0,125). Složení jednotlivých nukleotidových mutací, které tvořily 88 procent z celkového počtu, se však u JCVI-syn3B a JCVI-syn1.0 lišilo. U obou typů buněk docházelo k náhradě guaninu nebo cytosinu adeninem nebo thyminem výrazně častěji než naopak, ale míra této nerovnováhy byla různá: 30krát v případě neminimálního genomu a 100krát v případě minimálního genomu. To je pravděpodobně způsobeno absencí genu ung v posledně jmenovaném, který je zodpovědný za excizi uracilu nesprávně integrovaného do DNA. Když to vědci zjistili, zahájili evoluční experiment, který sledoval 2000 generací v populaci více než 10 milionů buněk. Za takovou dobu musel každý nukleotid jejich genomu zmutovat více než 250krát, což vytváří neomezenou genetickou rozmanitost pro adaptaci na prostředí. Za jinak stejných okolností je potenciální rozdíl v drahách přirozeného výběru mezi populacemi JCVI-syn3B a JCVI-syn1.0 způsoben pouze umělým ořezáváním genomu. Ukázalo se, že zpočátku vede ke snížení maximálního tempa růstu zhruba o polovinu. Tento ukazatel však roste lineárně s časem a na konci experimentu byla adaptabilita buněk v obou skupinách téměř stejná, a pokud to zhodnotíme relativně, pak se buňky s minimálním genomem vyvíjely o 39 procent rychleji a jejich genetická vzorce evolučních cest byly různé. Nejvýraznějším rysem JCVI-syn3B bylo, že během procesu evoluce se jejich buňky nezvětšovaly, k čemuž obvykle dochází, když je dostatek živin (buňky JCVI-syn1.0 se během této doby zvýšily v průměru o 85 procent v průměru a desetinásobek objemu). To bylo způsobeno epistatickými účinky mutací v genu ftsZ, prokaryotickém homologu tubulinu, který reguluje buněčné dělení a morfologii. Výsledky ukazují, že přirozený výběr může rychle zvýšit adaptabilitu nejjednodušších autonomně rostoucích organismů a minimalizace genomu otevírá možnost zapojení klíčových genů do evolučního procesu, které se obvykle vyvíjejí pomalu, píší autoři práce. V roce 2022 představil výzkumný projekt LTEE výsledky evolučního experimentu s 2000 generacemi E. coli s různými sadami počátečních znaků.
Po ztrátě nepřítele byste neměli zradit své spojence. Když vědci chránili africké akácie před slony a žirafami, stromy přestaly poskytovat úkryt a potravu mravencům, kteří je předtím před zvířaty zachránili. Toto chování stálo akácie draho: mravenci se ze strážců změnili na škůdce.
Vzájemná symbióza mravenců s rostlinami se ukázala jako ne tak silná, jak se dříve myslelo. Přinejmenším je extrémně křehký u zástupců africké flóry a fauny – mravenců a akácií.
Tyto vzájemně prospěšné vztahy mezi rostlinami a hmyzem jsou obvykle založeny na poskytování vzájemných „služeb“: rostliny poskytují partnerům potravu (nektar) a speciální komůrky, ve kterých si mohou postavit hnízdo, a hmyz zase chrání rostliny před zničením. jedí zvířata, distribuují jejich semena a obohacují jim půdu.
V africké savaně však takové vztahy mezi organismy, jak vědci zjistili, závisí i na přítomnosti fytofágních zvířat – slonů, žiraf a tak dále.
Jakmile zmizí pasoucí se zvířata, která pro akácie představují hrozbu, zmizí i předchozí symbiotické vztahy.
Vzájemný vztah mezi africkými mravenci a africkým druhem akácie Acacia drepanolobium byl vždy považován za model hodný následování. Rostliny, zástupci čeledi mimózovitých, po mnoho staletí „krmí“ mravence Crematogaster mimosae (rod mravenců s ostrým břichem) nektarem a také poskytují hmyzu možnost volně obývat duté trny, které jsou vybaveny jako hnízda. Mravenci aktivně bojují s jakýmkoli organismem (dokonce i s velkými savci), který se odváží zasahovat do koruny nebo kmene „jejich“ stromu.
(z latinského mutuus, „vzájemný“) je dlouhodobé vzájemně výhodné soužití dvou organismů různých druhů.
Mutualismus může být „tvrdý“ nebo „měkký“. V prvním případě je spolupráce pro oba partnery životně důležitá (jsou spojeni koadaptačními vztahy), ve druhém jsou vztahy víceméně volitelné (říká se tomu protokooperace).
Někdy se takové úzké vztahy, které prospívají oběma účastníkům, označují jako symbióza. Častěji však symbióza označuje různé formy soužití (řecky symbióza – společný život) a dělí se na parazitismus, komenzalismus a mutualismus.
Tato spolupráce, která se zdála být pro oba účastníky životně důležitá a povinná, přitáhla pozornost výzkumníků. Jeden z nich, Todd Palmer, odborný asistent na katedře zoologie na Floridské univerzitě v Gainesville, USA, se rozhodl tento vztah studovat na příkladu keňského hmyzu a akácií. Seznámení s Výsledek Práce biologů najdete na stránkách časopisu Science.
Palmer a jeho kolegové během výzkumu vybrali určitý počet stromů obývaných mravenci. Ještě v roce 1995 vědci ohradili polovinu akátů elektrickým ohradníkem, takže žádné pasoucí se zvíře nemohlo hodovat na listech. Druhá polovina rostlin nebyla chráněna před fytofágy.
rod převážně dřevin z čeledi mimózovitých. Na obou polokoulích žije asi 750 tropických a subtropických druhů, ale většina (přes 50 %) je v Austrálii a Africe.
Listy jsou dvouzpeřené, většinou s četnými malými lístečky. U mnoha, především australských druhů se listová čepel zcela nebo částečně nevyvine a funkci fotosyntézy pak plní listovitý rozšířený řapík (tzv. fylody). Charakteristickým znakem ostatních akácií je přítomnost palistů upravených do ostnů.
U amerických druhů A. sphaerocephala, A. costaricensis, u afrického druhu A. drepanolobium, stejně jako u některých dalších druhů, jsou ostny velmi velké a obývají je mravenci.
Akát má většinou žluté nebo bílé drobné květy, nápadné hlavně díky četným tyčinkám vyčnívajícím daleko od koruny; Tyto květy jsou v klasnatých nebo klasnatých květenstvích, shromážděných ve složitém, většinou latovitém květenství. Plodem je mlž nebo nezralý fazol. Akát s deštníkovitou korunou je charakteristickým krajinným prvkem afrických savan.
Mnoho druhů akácií má velký ekonomický význam. Některé z nich jsou rychle rostoucí dřeviny, jiné produkují cenné dřevo, například australský eben – A. melanoxylon. Nejvyšší třídy arabské gumy se získávají z A. senegal a dalších. Opalovací činidlo catechu se získává ze dřeva A. catechu. Akát stříbrný (A. dealbata) se na jihu naší země pěstuje jako okrasná rostlina; Řezané kvetoucí větve (tzv. mimózy) jsou přiváženy do měst středního pásma v lednu až březnu.
Strom z rodu Albizzia je znám pod názvem „hedvábný akát“; bílý akát neboli nepravý akát je strom z rodu Robinia a tzv. žlutý akát je keř z rodu Caragana.
Při pozorování rostlin si vědci všimli, že akácie, které již nebyly vystaveny útokům slonů a žiraf, a proto již nepotřebovaly ochranu před nimi, začaly produkovat méně výživný nektar a duté trny. Zdálo by se, že nyní by se rostliny měly cítit mnohem lépe než předtím: nebyly ohroženy býložravci a akácie mohly ušetřit část zdrojů a energie, které byly dříve vynaloženy na udržování mravenčích „strážců“.
Pozorování oplocených stromů však ukázalo, že poraženými jsou stromy, nikoli mravenci.
V důsledku poklesu zásob nektaru a nedostatku přiměřeného počtu trnů se mravenci ostrobřicha druhu C. mimosae na stromech vyskytovali o 30 %. Členové těchto malých kolonií, kteří zůstali na rostlinách, se stali méně agresivními. Z válečníků se proměnili v pastýře – začali „chovat“ hmyz z řádu Homoptera, zejména mšice, které krmily mravence, saly šťávy z listů akácií a vylučovaly výživný sirup – „mravenčí mléko“. C. mimosae tak stromům nejen přestala prospívat, ale začala jim i škodit.
čeleď hmyzu v řádu Hymenoptera (někdy považována za nadčeleď). 9 (nebo 10) podčeledí, 360 rodů, asi 7000 druhů.
Délka těla dělnic je od 0,8 mm do 30 mm; samice jsou mnohem větší díky tomu, že mají velmi nafouklé břicho plné vajíček. U mravenců, na rozdíl od jiných rodin tohoto řádu, je břicho spojeno s hrudníkem pomocí tenkého a pohyblivého
stopka skládající se z 1–2 segmentů; nohy mají po jednom trochanteru, na bázi zadních končetin jsou tzv. metahrudní žlázy; tykadla tenká, obvykle s protáhlým prvním segmentem tvořícím manubrium tykadla (scape); křídla s neúplnou, někdy velmi zjednodušenou žilnatinou; mnozí je nemají.
Na území bývalého SSSR se vyskytuje 6 podčeledí: Ponerinae (10 druhů ze 6 rodů), Dorylinae (1 druh), Leptanillinae (1 druh), Myrmicinae (přes 150 druhů z 24 rodů), Dolichoderinae (asi 15 druhů ze 4 rody), Formicinae (přes 90 druhů z 12 rodů). Mravenci jsou teplomilní, takže počet druhů a jejich počet klesá od
tropech až mírných zeměpisných šířkách.
Mravenci jsou společenský hmyz, který žije ve složitých hnízdech; obvykle kromě okřídlených samců a samic existuje jedna nebo několik bezkřídlých vejcorodých samic nebo královen a mnoho bezkřídlých dělnic (sexuálně nedostatečně vyvinutých samic), často rozdělených morfologicky a behaviorálně do řady skupin (například u některých druhů velkých -hlavové jsou zvláště prominentní “vojáci”) Okřídlení samci a samice se vyvíjejí v hnízdech; v teplém období opouštějí hnízdo na svatební let; Samci po páření umírají, samice ztrácejí křídla a začínají tvořit nová hnízda.
Rodinný život, zejména mezi vyššími mravenci, je složitý a pestrý. Existence čeledi je založena na výměně potravy a žlázových sekretů mezi jedinci – trofolaxi – a velmi úzkém vztahu mezi vejcorodou královnou a dělnicemi. Řada mravenců se vyznačuje koloniemi několika přátelských hnízd, mezi nimiž dochází k výměně potravy a jedinců; společně hlídají území, kam mravenci z „mimozemských“ hnízd nesmějí.
Někteří mravenci jsou úzce spjati s určitými rostlinami, někteří se například usazují v dutých kmenech rostlin, trní a podobně, zatímco jiní se živí sekrety speciálních rostlinných žláz.
Vzhledem k velkému množství mnoha druhů, například mravenci lesní z rodu Formica nebo travní mravenci, hrají důležitou roli v biocenózách lesů a stepí: ničí drobné bezobratlé, jsou v symbiotických vztazích („trofobióza“). se savým hmyzem, především mšicemi, jehož ochrana může nepřímo škodit zahradám a lesům.
Zároveň bylo místo uniklých mimóz Crematogaster nahrazeno dalšími zástupci rodu Crematogaster – C. sjostedti, kteří zasahovali do vývoje rostlin a umožnili broukům tesaříka červenohlavého (Oberea erythrocephala) napadat akáty. .
Jak vědci zaznamenali, oplocené akácie rostou mnohem pomaleji než rostliny, které udržovaly vzájemné vztahy s mravenci, navíc pravděpodobnost jejich úhynu je dvakrát vyšší než u volně rostoucího Acacia drepanolobium.
Zatímco vědci nedokážou říci, jak se rostliny „cítily“, že už jim nehrozí, že by je sežrala zvířata, odborníci se domnívají, že uvolňování živin a růst nových dutých trnů, které mravenci potřebují, se zastavily 5–10 let poté, co byly rostliny sežrány. oplocený .
Podle výzkumníků, výsledky jejich pozorování vzájemných vztahů flóry a fauny nás vzbuzují na pozoru. Pokud život členů takových zdánlivě soběstačných symbióz závisí na přítomnosti třetího účastníka – velkého fytofága –, pak mizení velkých savců negativně ovlivní všechny takové ekosystémy.
Vzhledem k rychlosti ničení velkých pasoucích se zvířat v Africe stojí za to mluvit o rostoucím nebezpečí pro flóru i faunu kontinentu, jejíž zástupci na první pohled nemají striktní vztah ke slonům nebo žirafám.
Navíc, jak poznamenal Dr. Palmer, je nyní ještě jasnější, že zachování biologické rozmanitosti je možné nejen ochranou konkrétních ohrožených druhů, ale také udržováním mechanismů „interakce“, které v přírodě existují a pomáhají ekosystému udržovat rovnováhu.
Přihlaste se k odběru Gazeta.Ru ve zprávách, zenu a telegramu.
Chcete-li nahlásit chybu, zvýrazněte text a stiskněte Ctrl + Enter
