Mrówki hodujące grzyby jako układy modelowe
Naukowcy wykorzystują mrówki hodujące grzyby jako modele mutualistycznej (ko-)ewolucji, kształtującej obligatoryjną współpracę między gatunkami i regulującej konflikt między członkami rodziny mrówek oraz między koloniami gospodarzy i ich symbiotycznymi grzybami. Przeprowadzono dotychczas bardzo nieliczne badania nad mikroorganizmami jelit tych mrówek, które wyewoluowały przed ponad 50 milionami lat. Dieta uboga w azot sugeruje potrzebę flory bakteryjnej jelit pozwalającej lepiej go wykorzystywać i zwiększającej wydajność odżywiania. Finansowany przez UE projekt GUTS (Gut symbiomes of fungus-growing ants) ustanowiono do zidentyfikowania domniemanych jelitowych symbiontów bakteryjnych u różnych rodzajów i gatunków mrówek hodujących grzyby, w tym ich swoistość tkankową i funkcję w jelicie, w celu odtworzenia stopniowego zacieśniania symbiozy, od małoskalowej uprawy umożliwiającej przeżycie do uprawy niemal przemysłowej. Użyto rozlicznych technik, aby udowodnić, że większość mikroflory jelitowej tych mrówek należy do klasy alfa-proteobakterii i Mollicutes, oraz że jest to zaledwie kilka dominujących szczepów. Obecność prokariotycznych genów nifH w jelitach mrówek wskazuje na rolę niektórych mikroorganizmów w pozyskiwaniu azotu. Zostało to potwierdzone przy użyciu swoistego przeciwciała NifH, które pokazało, że jelito kręte i brodawki rektalne to części jelita, gdzie zachowywany jest azot. Uczestnicy badania odkryli również, że na bakterie jelitowe wpływ miała obecność/nieobecność produkujących antybiotyki aktynobakterii występujących na oskórku mrówek. Gatunki mrówek bez tych bakterii na oskórku wydawały się mieć mniej stabilną społeczność bakterii jelitowych. Aby określić możliwe powiązania między społecznościami mikroflory jelitowej a ustalaniem pokrewieństwa, przeprowadzono kolejne badanie na modelowym układzie mrówek tnących liście Acromyrmex echinatior. Naukowcy zbadali 2000 mrówek z 4 różnych kolonii poddanych różnym dietom, które powodowały albo wolną albo szybką utratę mikroflory jelitowej, lub zwiększały różnorodność tych społeczności. Następnie naukowcy przeprowadzili badania agresywności między mrówkami z jednego gniazda, a obcymi. Uzyskali węglowodorowe profile oskórka i przeanalizowali uzyskane profile mikroflory jelitowej. Wyniki projektu GUTS pozwolą połączyć biologię molekularną z ewolucyjną, udzielając odpowiedzi na fundamentalne pytania dotyczące symbiozy w układzie modelowym społeczności owadów.
Słowa kluczowe
Symbioza, mrówki hodujące grzyby, ogrody grzybów, alfa-proteobakteria, Mollicutes, gen NifH, Acromyrmex echinatior
