Forskere viser molekylært grundlag for myrer, der fungerer som livvagter for planter

Selvom du måske ikke tænker på myrer som formidable livvagter, nogle gør et imponerende stykke arbejde med at beskytte planter mod fjender. Nu, forskere ved University of Toronto (U of T) har fastslået, hvad der gør nogle bedre livvagter end andre.

Undersøgelse af forholdet mellem Amazonas regnskovsplante Cordia nodosa i Peru og Amazonas myren Allomerus octoarticulatus , de fandt ud af, at den grad, hvormed myrerne udtrykker to gener, har væsentlig indflydelse på mængden af ​​beskyttelse, de giver deres værter.

Myre-plante forholdet er et eksempel på et fænomen i naturen kendt som mutualisme, hvor to tilsyneladende forskellige arter interagerer på en måde, der er til gensidig fordel for begge. To almindelige eksempler på mutualismer er bestøvning og frøspredning, som begge involverer planter, der tiltrækker dyr, der udfører en vigtig tjeneste ved at tilbyde dem en madbelønning. Egenskaberne ved mutualismer, imidlertid, varierer på tværs af dyr og arter.

"Omkring 400 arter af tropiske planter har udviklet specialiserede strukturer kaldet domatia for at huse myrekolonier, der forsvarer dem, hovedsageligt mod planteædende insekter, " sagde Megan Frederickson, lektor ved Institut for Økologi &Evolutionær Biologi ved U of T og seniorforfatter til en ny undersøgelse offentliggjort i Proceedings of the Royal Society B . "Fordi der er mange, mange trælevende myrer i regnskove, tropiske træer er ofte helt dækket af myrer."

Frederickson foreslår, at disse domatia, der giver myrer et hjem, sandsynligvis har udviklet sig, fordi de tiltrækker de myrer, der holder planteædere væk fra planter.

"Planten vi studerede er angrebet af græshopper, biller, og larver, og selvom disse insekter er små, de kan gøre meget skade på træer, " sagde hun. "Og da myrer spiser mange insekter og andre leddyr, de reducerer tætheden af ​​sådanne planteædere på træerne."

Forskerne fokuserede på to gener fra Allomerus octoarticulatus, der regulerer fødesøgningsadfærd, vel vidende, at hvordan et dyr fouragerer efter mad ofte afgør, hvor meget fordel dets plantepartner modtager. Arbejder i marken i den peruvianske Amazonas, de fodrede nogle kolonier med et kemikalie, der øger aktiviteten af ​​genernes produkter, og observerede, hvordan det ændrede myres adfærd. De samlede derefter myrerne og bragte dem tilbage til Toronto for molekylær analyse.

"Vi fandt ud af, at da vi aktiverede produkterne af disse to myregener, flere arbejdere blev rekrutteret til at angribe planteædere, hvilket resulterer i mindre skade på træerne, " sagde Frederickson. "Genekspression hos myrearbejdere var også korreleret med, hvorvidt en myrekoloni opdagede en græshoppe, og hvor meget skade der blev påført blade."

Resultaterne tyder på et molekylært grundlag for myrebeskyttelse af planter i denne gensidighed. Tidligere, man vidste kun lidt om de gener eller molekylære mekanismer, der gør nogle myrer til bedre livvagter end andre. Frederickson og hendes kolleger foreslår, at denne forskning en dag kan hjælpe os med at forstå, hvad der også gør nogle dyr til bedre bestøvere eller frøspredere, selvom de advarer om, at gensplejsning af dyr til disse økosystemtjenester kan have utilsigtede konsekvenser.

Resultaterne er rapporteret i papiret "Ant-plant mutualism through the lens of cGMP-dependent kinase geners" i 13. september-udgaven af Proceedings of the Royal Society B . Forskningen er støttet af midler fra Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) og Canadian Institute for Advanced Research (CIFAR).