Биологический термин «симбиоз» относится к тому, что экономисты и политики обычно называют беспроигрышной ситуацией: отношения между двумя партнерами, являющиеся выгодными для обеих сторон.
Отличным примером таких отношений может служить взаимовыгодная связь между акациями и муравьями, которые живут на них: Растения обеспечивают питание и проживание в качестве кормовой базы и источника нектара, а также предоставляют своим маленьким гостям всевозможные полости, которые могут быть использованы в качестве гнезд.
Муравьи платят за эту услугу, защищая растения от травоядных животных. Исследователи из Института химической экологии Макса Планка в Йене, Германия, обнаружили, что помимо всего прочего муравьи также отвечают за борьбу с вредными патогенами на листьях.
Наличие муравьев значительно снижает численность бактерий на поверхности листьев и обладает явно положительным эффектом для здоровья растения. Результаты исследования показывают, что симбиотические бактерии, проживающие на муравьях, подавляют рост болезнетворных микробов на листьях.
Мирмекофиты – это растения, которые живут в симбиозе с муравьями. Вид акации Acacia hindsii, родом из тропических сухих лесов Центральной Америки, как раз является таким мирмекофитом.
А на ней обычно обитают муравьи из рода Псевдомирмекс [Pseudomyrmex]. Эти муравьи полностью зависят от своих растений-хозяев из-за нектара и необходимой им богатой белками и липидами пищи. Акация также является для муравьёв укрытием, так называемой полостью, с дуплами в её опухших шипах.
В обмен на проживание и питание, акациевые муравьи исполняют роль телохранителей, защищая своего хозяина от травоядных животных и конкурирующих растений. Хотя, некоторые виды муравьёв пользуются услугами растения, не давая ничего взамен, например, паразитические виды муравьев Pseudomyrmex gracilis.
Ученые из Института химической экологии Макса Планка решили углубиться в вопрос взаимодействия насекомых и растений, задавшись вопросом, обеспечивают ли крошечные телохранители растениям ещё и защиту от патогенных микроорганизмов.
Они сравнили листья акации, которые были заселены либо полезными, либо паразитарными муравьями, с листьями, с которых муравьи были убраны.
Интересно, что листья акации колонизированные паразитарными муравьями оказались больше поражены травоядными и патогенными микроорганизмами, чем листья с симбиотическими муравьями.
Оказалось, что наличие правильного симбиотического партнера оказывает исключительно положительный эффект на здоровье растения.
Анализ поверхности листьев показал, что количество растительных патогенов, а также некротических тканей значительно возрастает в отсутствии акациевых муравьёв Pseudomyrmex ferrugineus.
Эти растения также продемонстрировали сильный иммунный ответ в виде повышения концентрации салициловой кислоты, растительного гормона, который регулирует защиту от патогенов.
Детальный анализ состава бактерий на поверхности листьев позволил предположить, что присутствие симбиотических муравьев изменяло популяцию бактерий и снижало количество вредных патогенов.
И хотя в гораздо меньшей степени, но тот же самый эффект можно было наблюдать в случае с наличием паразитических муравьёв.
То, как антимикробная защита передается от муравьев растению, до сих пор остаётся неясно. Чилийская исследовательница Марсия Гонсалес-Тойбер, главный автор публикации, подозревала, что определённую роль могут играть микроорганизмы, связанные с муравьями.
Поскольку муравьи касаются листьев акации в основном лапками, она изучила конечности симбиотических и паразитарных муравьев и проверила в лаборатории воздействие экстракта, полученного с этих частей муравьёв, на рост бактериальных патогенов.
Растительный патоген Псевдомонас сиреневый оказался чувствителен к экстракту лапок обоих видов муравьев и его рост замедлился. На следующем этапе, Марсия выделила и идентифицировала бактерии с лапок муравьев.
В ходе лабораторных тестов, бактериальные штаммы Bacillus, Lactococcus, Pantoea и Burkholderia эффективно замедляли рост бактерий Pseudomonas, выделенных из инфицированных листьев акации. Интересно, что некоторые связанные с муравьями виды бактерий, как известно, производят антибиотические вещества.
Таким образом, немецкие исследователи добавили еще один уровень взаимодействия в симбиоз муравьев и их растений-хозяев.
Подобные взаимовыгодные отношения оказались гораздо более сложными, чем считалось ранее. И в будущем мы должны будем учитывать в ходе наших исследований бактерии и другие микроорганизмы, – резюмирует Вильгельм Боланд, заведующий кафедрой биоорганической химии Института Макса Планка.
Подобные исследования симбиотических отношений между муравьями и мирмекофитными растениями не должны упускать из виду роль бактериальных партнеров, которые помогают муравьям защищать «свои» растения.
