В голодные времена или при перенаселении круглые черви объединяют усилия, чтобы изменить среду обитания. Они забрасываются друг на друга, образуя живые башни, которые устремляются вверх. Нематоды могут прицепиться к проходящему мимо животному и с его помощью добраться до более изобильных мест.
Долгое время ученые лишь догадывались о существовании таких живых башен. Теперь команда исследователей из Германии впервые зафиксировала их в дикой природе.
Нематоды (Nematoda), или круглые черви Насекомые являются самыми многочисленными животными на планете. В зависимости от оценки количество их насчитывается… превышает Миллион особей на квадратный метр. Встречаются во всех типах сред от полюсов до тропиков, включая пустыни, высокие горы и глубокие моря.
Выделяют свободных живых существ и паразитов. Первые обитают в почве, воде, растительных субстратах, питаясь бактериями, грибами, мёртвой растительностью. В процессе жизнедеятельности свободноживущие нематоды перерабатывают органику, обогащая почву питательными веществами, необходимыми для роста растений.
Паразитические нематоды зависят от других организмов для существования. Живут на растениях, животных и даже у человека, вызывая при этом болезни.
У этих животных есть слабое место — размер. Длина взрослых нематод не превышает 1,5 миллиметра. Когда в их местах обитания заканчивается пища или там появляется слишком много особей, отчего возрастает конкуренция и становится тесно, черви стремятся сменить обстановку. Индивидуальные путешествия бессмысленны: один червь слишком мал и медлителен, чтобы преодолеть преграды и значительные расстояния. Эволюция помогла нематодам найти решение — «коллективизм».
Исследователи долгое время предполагали, что свободноживущие нематоды почвы координируют свои действия для миграции из истощённых ресурсов, чтобы воспользоваться случаем и переместиться в более благоприятные условия с достаточным питанием и свободным пространством.
В лабораторных условиях некоторые виды создавали вертикальные структуры — живые башни. Нематологи полагают, что это механизм для передвижения — «автостопа». По этой версии нематоды используют эти конструкции для перемещения. Но доказательств этому в природе нет.
Три случая подобного группового поведения были известны учёным в природе. Так, например, передвигаются паутинные клещи ( Tetranychidae), огненные муравьи (Fire ant) и слизевики.
Сейчас группа учёных из Германии во главе с Даниэлой Перес Daniela PerezУчёные из Института поведения животных Макса Планка доказали, что свободноживущие почвенные нематоды действительно строят живые башни вне лабораторных условий. В дикой природе исследователи засняли процесс создания и использования башен — нематоды возводили их на поверхности упавших яблок и груш в университетском саду.
Команда Перес изучала гниющие фрукты месяцами на месте, используя цифровой микроскоп. Так учёные наблюдали за естественным поведением нематод и самих конструкций. Часть живых построек переместили в лаборатории для более глубокого изучения.
Разлагающиеся плоды кишели большим числом видов нематод, однако лишь один вид сооружал башни, и все особи этого вида располагались на… стадии «дауэр» Эта стадия развития отличается стойкостью к стрессу и позволяет личинке длительное время существовать без еды.
Перес и соратники наблюдали, как группы личинок дауэра синхронно качаются в ритме. Подобное движение проявляется у одиночных нематод, когда те встают на хвост, чтобы зацепиться за движущееся животное.
Новые данные свидетельствуют о том, что башни двигаются как единое целое, отвечают на прикосновения, отрываются от поверхности и коллективно крепятся к насекомым, например, плодовым мушкам. Наблюдения за нематодами подтвердили гипотезу о главном назначении таких живых башен — массовом «автостопе».
Чтобы более точно изучить процесс сооружения конструкций из тел круглых червей, Перес воспроизвела его в лабораторных условиях. Команда использовала для этого клоновую колонию. Caenorhabditis elegans.
Нематоды, помещенные на питательную среду без еды и с рядом зубной щетки, начали самоорганизовываться. Через два часа черви сформировали живые башни, сохранявшиеся в течение двенадцати часов. Башни демонстрировали сложное поведение: протягивали «щупальца» и даже сооружали мосты для доступа к новым поверхностям.
Обнаружилось, что способность к строительству башен распространяется на все стадии развития нематод, в том числе и на взрослых особей. Это противоречит прежним представлениям о том, что данная способность ограничивается стадией дауэр. Подобное коллективное перемещение с помощью башен может быть более универсальной стратегией для нематод, чем считалось раньше.
Несмотря на сложность архитектуры башен у нематод, внутри разделения ролей не наблюдалось. Особи в основании и на вершине проявляли одинаковую подвижность и силу, что указывает на равноправное сотрудничество. Авторы справедливо отметили, что это поведение наблюдали только в контролируемых лабораторных условиях с использованием клональной колонии как испытуемых. Caenorhabditis elegansВ дикой природе возможно разнообразие видов и генетических линий, вследствие чего исследователи могут наблюдать распределение ролей.
Открытие команды Переса предоставило исследователям возможность изучить мотивы и способы совместных передвижений животных одного вида, а также выяснить причины возникновения групповой миграции и её эволюционное развитие.
Научная работа опубликована в журнале Current Biology.
