Изучение жуков-стафилинид выявило, что желание интегрироваться в колонию муравьев приводит к подавлению у насекомых ключевых генов. Для того чтобы обмануть хозяев, паразиты прекращают синтез собственного защитного барьера и вынуждены непрерывно заимствовать его у муравьев, иначе они гибнут от обезвоживания всего за несколько часов.
Муравьи идентифицируют сородичей по запаху, определяемому профилем кутикулярных углеводородов, присутствующих на их теле. Эти соединения также служат защитным барьером, препятствующим потере влаги организмом насекомого. Исследователи проводят параллель с романом «Уловка-22»: если муравей сохраняет свой запах, он подвергается уничтожению, однако лишение запаха приводит к обезвоживанию и гибели. Результаты опубликованы в журнале Cell.
Исследователи изучали, какие методы используют различные виды жуков-стафилинид, которые являются паразитами одних и тех же древесных муравьев Liometopum occidentale. Для определения эволюционного пути авторы исследования сконструировали филогенетическое дерево и установили время разделения видов. Благодаря этому стало возможным разделить испытуемых на две группы: начинающих и опытных паразитов. К начинающим отнесли род Platyusa, который отделился от свободноживущих предков около 25 миллионов лет назад. Обитают они на окраинах гнезда, стараясь избегать непосредственного взаимодействия с хозяевами. К роду опытных, профессиональных паразитов относится Sceptobius, этот вид отделился более 30 миллионов лет назад. Они обитают в самом центре муравьиной колонии, передвигаются среди муравьев и питаются их личинками.
Химический состав панцирей жуков был исследован учеными с использованием газовой хроматографии и масс-спектрометрии. С помощью изотопного анализа углерода удалось установить, происходят ли вещества синтетическим путем жуком или поступают из окружающей среды.
Для изучения экспрессии генов у особей разного опыта обитания в муравейнике, была проведена РНК-секвенирование у насекомых. Чтобы подтвердить роль углеводородов в выживании, с помощью технологии РНК-интерференции, у свободноживущих жуков подавляли активность генов, ответственных за синтез этих веществ, и оценивали их дальнейшую жизнеспособность.
Оказалось, что насекомые справляются с проблемой выживания различными методами. «Новичок» Platyusa пытается подделать химическую подпись хозяина самостоятельно. Его гены синтеза углеводородов активны, но создать точную копию сложного муравьиного запаха он не может. Мимикрия получается несовершенной, поэтому жук вынужден прятаться и избегать проверок. Зато он автономен и способен выжить вне муравейника.
Старый паразит Sceptobius при входе в гнездо полностью отключает гены, отвечающие за производство собственного защитного воска. Жук становится химически стерильным. Затем он забирается на муравья, хватает его челюстями и трется о него специальными щетинками на лапках, физически перенося муравьиный воск на себя.
Жук имеет запах, идентичный запаху муравья. Однако достижение успеха обернулось трагическими последствиями. Без воска, взятого из чужих запасов, жук утрачивает защиту от потери влаги. В ходе исследований, жуки, отделённые от муравьев Sceptobius погибали от обезвоживания за 12-24 часа, тогда как Platyusa спокойно жили неделями.
Исследование показывает, что специализация может привести к негативным последствиям. Паразитические виды заменили естественную физиологическую функцию (выработка воска) поведенческой адаптацией (воровство воска). Эта трансформация оказалась результативной, однако стала необратимой: насекомые утратили возможность покинуть муравейник или вернуться к самостоятельному существованию, поскольку потеряли способность самостоятельно поддерживать водный баланс в организме.