Rolnik to czy krowa...

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Kolonie mrówek dość często opisuje się jako wielki organizm. Jakiś czas temu pojawiły się twierdzenia, że w przypadku liściarek porównanie dałoby się doprecyzować, bo owady wydają działać jak rozłożona na czynniki pierwsze krowa, a właściwie jej jelito.

Gdy krowa zje trawę, ślina zaczyna trawienie, zanim pokarm dotrze do żołądka. Poza tym enzymy śliny usuwają lub neutralizują substancje, za pomocą których rośliny odstraszają swoich amatorów. U mrówek jest podobnie. Gdy liście trafią do gniazda, są układane na najwyższym poziomie ogrodu. Wtedy liściarki wędrują w głąb i połykają enzymy grzybów (niżej grzybnia jest bardziej rozrośnięta). Po powrocie wydalają je na świeżą pulpę roślinną. Jak ślina, krople rozpoczynają trawienie.

Naukowcy zajmują się przebiegiem tego procesu od lat 70. XX w. Jacobus Boomsma z Uniwersytetu w Kopenhadze zauważył np. przed 2 laty, że odchody mrówek zawierają 6 rozkładających białka enzymów. Wszystkie okazały się pochodzić od grzybów. Większość powstawała w gongylidiach (czubkach strzępek). Teraz jeden ze współpracowników Boomsmy, Henrik de Fine Licht, wykazał, że grzyby zapewniają liściarkom lakkazę, oksydoreduktazę, która katalizuje utlenianie różnych związków organicznych i nieorganicznych. Po dodaniu do roztworów białkowych czy polisacharydowych zwiększa stopień ich polimeryzacji, a także przyspiesza żelowanie. Dla mrówek enzym ten ma szczególne znaczenie, bo rozkłada toksyczne taniny i flawonoidy (znów uwidacznia się zatem krowia analogia).

Duńczycy stwierdzili, że stężenie lakkazy jest szczególnie wysokie w górnych piętrach ogrodu, a więc w części szybkiego reagowania na napływ trucizn. Grzybowe pochodzenie lakkazy udowodniono ponad wszelką wątpliwość. Kiedy mrówkom nie pozwolono żerować, w odchodach nie było enzymu.

U grzybów Leucocoprinus gongylophorus znaleziono 9 genów lakkazowych. Wersja enzymu obecna w odchodach mrówek Acromyrmex echinatior jest kodowana przez silnie aktywowany w gongylidiach LgLcc1.

De Fine Licht podejrzewa, że mutualistyczny związek mrówek i grzybów doprowadził do modyfikacji LgLcc1. Pięćdziesiąt milionów lat temu mrówki karmiły swoich podopiecznych obumarłymi roślinami czy odchodami zwierząt. Tego typu dieta była mało odżywcza, ale i mało toksyczna, o łatwości trawienia nie wspominając. Osiem-dwanaście milionów lat temu niektóre mrówki zaczęły jednak wycinać fragmenty liści, stając się aktywnymi roślinożercami, co wpłynęło na kierunek ewolucji ich grzybów. Gdy de Fine Licht porównał LgLcc1 z genami innych symbiotycznych grzybów, gdzie gospodynie nie parają się cięciem liści, oraz grzybów wolno żyjących, zauważył, że pewne mutacje utrwalały się w populacji ze względu na zapewniane przez siebie korzyści. Wg naukowców, w tym przypadku mutacje te pozwalały przetrwać enzymom podróż przez przewód pokarmowy mrówek. Neutralizując toksyny już na wejściu, liściarki i mrówki wspólnie stawiły czoła pokarmowemu wyzwaniu.