Органы слуха, которых не было: как на самом деле жуки спасают потомство от паразитов

Японские биологи пересмотрели одно из давних представлений о строении жуков-щитников. То, что десятилетиями считалось их "органами слуха", оказалось инструментом выживания потомства. Как сообщили в Национальном институте передовых промышленных наук и технологий (AIST), выросты на ногах самок жуков Megymenum gracilicorne служат не для восприятия звуков, а как "питомники" грибков, защищающих яйца насекомых от паразитических ос-наездников.

"Долгое время специалисты считали, что эти выросты выполняют слуховую функцию. Однако исследования показали, что это пример симбиоза между грибками и насекомыми, обеспечивающий защиту потомства от ос-наездников", — говорится в сообщении AIST.

Ошибочное толкование и новое открытие

Десятилетиями энтомологи полагали, что выросты на ногах жуков выполняют роль слуховых органов, улавливающих вибрации. Это объясняло бы их поведение в густой листве и чувствительность к движениям хищников. Однако наблюдения японских исследователей под руководством профессора Такемы Фукацу поставили под сомнение эту гипотезу.

Во время полевых наблюдений команда заметила, что выросты на задних ногах самок покрыты белыми волокнистыми структурами, напоминающими грибной мицелий. При формировании кладок самки переносили эти волокна на яйца, будто "засевая" их защитным покровом. Именно это поведение и стало отправной точкой для пересмотра прежней версии.

Почему ошибку не заметили раньше? Накипь микроскопических нитей трудно было различить без специализированных приборов, а поведение жуков в естественной среде не вызывало подозрений. Только совмещение микроскопии и наблюдений в динамике позволило установить истинную функцию этих структур.

Сравнение с другими видами жуков показало, что подобные выросты встречаются редко, что делает Megymenum gracilicorne уникальным примером эволюционной коадаптации.

Грибки как защитники потомства

Микроскопическое исследование показало, что белые волокна состоят из живых грибков — представителей родов кордицепс и боверия. Эти микроорганизмы известны как смертельно опасные патогены для перепончатокрылых, включая муравьёв и ос. По сути, жуки используют естественных врагов ос-наездников как биологический щит.

Как именно работает защита? Самки переносят грибки с выростов ног на яйца, создавая микроскопический барьер. Осам-наездникам труднее найти или проколоть обработанные кладки, и они откладывают туда яйца значительно реже.

"Когда кладки яиц были покрыты грибками, осы-наездники почти не проявляли к ним интереса. А очищенные от спор кладки становились лёгкой добычей для паразитов", — пояснили в AIST результаты эксперимента.

Такая система защиты выгодна обеим сторонам: жуки обеспечивают грибкам стабильную среду для размножения, а грибки защищают их потомство от нападений.

Симбиоз вместо слуха

Исследователи установили, что симбиотические отношения между жуками и грибками — редкий случай, когда эволюция заменила сенсорную функцию на защитную. Если раньше выросты считались органом восприятия вибраций, то теперь ясно: они служат хранилищем и инкубатором для симбионтов.

Можно ли считать это примером взаимной эволюции? Да, потому что обе стороны извлекают выгоду. Грибки получают новый путь распространения через поверхность кладок, а жуки — биологическую защиту от паразитов.

Сравнение с другими известными симбиозами (например, муравьи и тли, термиты и грибы) показывает, что у жуков-щитников связь более функциональна: она влияет напрямую на выживаемость потомства.

Эксперименты и наблюдения

Учёные из группы Такемы Фукацу провели серию опытов с двумя группами кладок яиц — с грибками и без них. В каждой группе они наблюдали за поведением ос-наездников Trissolcus brevinotaulus. Результат оказался однозначным: на обработанные грибками кладки осы садились реже и почти не откладывали яйца.

Почему паразиты избегают таких кладок? Вероятно, из-за летучих веществ, выделяемых грибками. Эти соединения могут действовать как химический отпугиватель или сигнал заражённой среды.

Ошибка предыдущих теорий заключалась в недооценке роли микросимбионтов. Последствие — неверная классификация морфологических признаков как "слуховых органов". Альтернатива, предложенная японскими исследователями, подтверждена лабораторными и поведенческими экспериментами.

Эволюционное значение открытия

Наблюдения за Megymenum gracilicorne дополняют растущий список примеров симбиоза насекомых с микроорганизмами. Биологи уже описывали бактерии, помогающие клопам переваривать сок растений, и грибы, защищающие муравьёв от патогенов. Теперь стало ясно, что и жуки-щитники используют сходную стратегию — но для охраны будущего поколения.

"Это уникальный пример того, как эволюция "переиспользует” структуры тела в новых целях, превращая сенсорный орган в биологическую лабораторию", — отметил профессор Такема Фукацу.

А что если подобные симбиозы есть и у других видов? Исследователи не исключают, что многие насекомые скрывают аналогичные "микросистемы", просто их не удавалось обнаружить из-за малых размеров и хрупкости структур.

Сравнение с привычными формами защиты (маскировка, ядовитые выделения, родительская охрана) показывает, что грибной симбиоз экономичнее и долговечнее: он работает без участия насекомого после откладки яиц.

Перспективы дальнейших исследований

Команда AIST планирует изучить химический состав спор и летучих соединений, вырабатываемых грибками, чтобы определить механизм отпугивания паразитов. Учёные считают, что открытие может найти практическое применение — в разработке экологических биоинсектицидов, защищающих сельхозкультуры без использования токсичных веществ.

Можно ли адаптировать этот принцип для аграрной защиты? Теоретически да. Если удастся выделить активные вещества грибков, их можно будет использовать для создания биопрепаратов против насекомых-вредителей.

Так эволюционная находка жуков-щитников может стать моделью для новых направлений биотехнологий, где симбиоз живых организмов заменит агрессивную химию.