Насекомые, которые живут в обществе, представляют собой интригующие существа, демонстрирующие интересную взаимосвязь между их морфологией (размером и формой) и поведением. Несмотря на схожий набор генов, люди в колонии играют разные роли и часто различаются по размеру и форме. Как и в случае с социальными пчелами и осами, муравьи доводят это до крайности: большие крылатые королевы обеспечивают воспроизводство колонии, тогда как более мелкие бескрылые рабочие гарантируют содержание колонии.
Роберто А. Келлер, исследователь лаборатории Белдаде и первый автор этой статьи, теперь подробно изучил грудную клетку большинства живых и вымерших подсемейств муравьев. Грудь — это часть тела насекомого, которая содержит сегменты, несущие крылья и ноги.
Келлер заметил, что у рабочих грудной сегмент ближе к голове значительно увеличен и заполнен сильными мышцами шеи. Эти мышцы приводят в движение голову, которая, в свою очередь, содержит челюсти, которые муравьи используют, чтобы хватать предметы и манипулировать ими.
Сильная, но гибкая шея дает рабочим муравьям возможность использовать голову для подъема предметов, во много раз превышающих их собственный вес. Королевы же не обладают такими мощными мышцами шеи и, соответственно, имеют уменьшенный сегмент.Тем не менее, исследователи наблюдали два различных типа грудной клетки королевы, которые были связаны со стратегиями, используемыми королевскими муравьями для создания новых колоний (по большей части это делается без помощи рабочих).
У некоторых видов после расселения стая матка откладывает яйца и ухаживает за ними, не выходя на поиски пищи. Чтобы иметь достаточно энергии, чтобы прокормить первое поколение рабочих новой колонии, королева «растворяет» мышцы своих крыльев и поглощает их.
В этом случае у маток увеличен сегмент крыла и сильно уменьшен сегмент шеи. У других видов королевы проходят фазу рабочих и охотятся, чтобы прокормить новую колонию, прежде чем появится достаточно новых рабочих, чтобы взять на себя эту роль. У этих маток есть как промежуточный сегмент крыла, так и промежуточный сегмент шеи, более похожий на тот, что наблюдается у рабочих.
«Наш анализ морфологии показывает, что рабочие муравьи — это гораздо больше, чем просто более мелкие и бескрылые версии маток, и имеют строение тела, которое обеспечивает большую силу и маневренность их головам. Он также показывает, что царицы, которые создают новые колонии без помощи рабочих могут иметь два типа телосложения, связанные с тем, проходят ли они стадию охоты, как у рабочих, или нет », — говорит Патриция Бельдад.Роберто Келлер добавляет: «Наши новые открытия могут помочь объяснить исключительный экологический успех и эволюционное разнообразие муравьев по сравнению с другими социальными насекомыми».Было показано, что окружающая среда играет роль в развитии разных особей одного и того же вида.
В этом случае муравьи-матки и рабочие обычно развиваются и становятся совершенно разными взрослыми особями в зависимости от того, сколько еды они получают в виде личинок. Личинки, которые получают меньше пищи, становятся рабочими.
Тем не менее, молекулярные механизмы, которые приводят к дифференцировке взрослых особей, до сих пор неизвестны.