Armura pentru corp minerală ajută unele furnici tăietoare de frunze să câștige lupte cu rudele mai mari

Furnicile muncitoare care taie frunzele ar putea arata ca si cum ar fi neputincioase impotriva unei furnici soldat inamice de multe ori mai mari. Dar unele dintre furnicile mai mici au un secret: întregul lor corp este acoperit cu un strat subțire, dar dur de armură minerală.

Este prima dată când acest tip de mineralizare externă, a întregului corp a fost găsit la o insectă adultă, raportează cercetătorii online, 24 noiembrie, în Comunicarea naturii.

„Am găsit furnici de stâncă”, își amintește biologul evoluționist Hongjie Li i-a spus colegului său, biologul evoluționist Cameron Currie, când au apărut primele rezultate experimentale ale acoperirii dure. „Încă pot să simt entuziasmul acum”, spune Li.

Descoperirea a fost întâmplătoare, spune Currie, de la Universitatea din Wisconsin-Madison, care a studiat furnicile tăietoare de frunze de mai bine de 20 de ani. Laboratorul său a examinat interacțiunile dintre furnici și microbii lor externi, despre care se crede că joacă un rol esențial în practicile de creștere a furnicilor (SN: 23/04/2020), când echipa a întâlnit o strălucire albă pe exoscheletele lui Acromyrmex echinatior furnici muncitoare.

Acea acoperire trebuia să se desprindă, astfel încât cercetătorii să poată examina structura exoscheletului mai detaliat. Așa că Currie l-a însărcinat pe Li, pe atunci un student postdoctoral în laboratorul lui Currie, care acum este la Universitatea Ningbo din China, să-l elimine. Dar nimic nu părea să funcționeze, sugerând că acoperirea nu era o ceară sau alt compus pe bază de carbon. Apoi, în timp ce se spăla pe dinți, Li a avut o epifanie: apă de gură. Ajută la îndepărtarea tot felul de reziduuri alimentare fără a dăuna limbii și poate dizolva depozitele minerale de pe dinți, așa că Li a decis să încerce lichidul.

Apa de gură a făcut truc și, de asemenea, a dat echipei primul indiciu că stratul este de natură minerală. Examinările chimice, cu raze X și microscopice ulterioare au evidențiat un strat subțire de calcit care conține niveluri ridicate de magneziu.

Pentru a vedea cât de protectoare este armura, cercetătorii au testat duritatea exoscheletului furnicilor împingând piese blindate și neblindate până când s-a format o adâncitură. În ciuda faptului că reprezintă doar 7% din grosimea totală a exoscheletului, stratul de calcit dublează cel puțin duritatea exoscheletului, a descoperit echipa.

Descoperirea este surprinzătoare, spune Duncan Murdock, un paleobiolog la Muzeul de Istorie Naturală al Universității Oxford, deși poate nu este complet neașteptată, adaugă el. Asta pentru că furnicile sunt veri îndepărtați cu crabii și alte crustacee, care au, în general, exoschelete mineralizate.

Nu este clar cum este făcută armura, deși Currie crede că bacteriile sunt implicate. Dacă da, acesta ar putea fi un alt mod în care microbiomul furnicilor face o diferență enormă pentru supraviețuirea insectelor.

Echipa a testat, de asemenea, cât de bine a protejat armura furnicilor în lupte cu alte specii de furnici mai mari. În bătălii în scenă între un trio de muncitori și o furnică soldată solitară dintr-o specie diferită, Atta cephalotes, această armură minerală a înclinat singură scara în favoarea muncitorilor, spun cercetătorii. Aproape toate furnicile care au fost crescute pentru a nu produce armuri au fost ucise de furnica soldat, în timp ce marea majoritate a furnicilor blindate au supraviețuit.

Stânga: furnică soldat;  dreapta: prim-plan al armurii de calcit pe furnică mai mică
Datorită unui strat subțire de calcit (prezentat într-o vedere de aproape în dreapta) pe exoscheletul său, micul Acromyrmex echinatior furnica lucrătoare este capabilă să supraviețuiască atacurilor de la un mult mai mare Atta cephalotes soldat.De la stânga: Caitlin M. Carlson; H. Li et al/Comunicarea naturii 2020

Robert Schofield, un biofizician la Universitatea din Oregon din Eugene, nu este convins de datele de luptă și se întreabă dacă furnicile fără armură au avut alte diferențe care ar fi putut duce la dispariția lor. Totuși, este intrigat și intenționează să investigheze acoperiri similare pe care le-a văzut pe alte furnici tăietoare de frunze.

Currie plănuiește să examineze și alte furnici, în speranța de a determina cât de răspândit este fenomenul armurii. Înțelegerea modului în care se formează stratul subțire, dar dur, spune el, s-ar putea dovedi într-o zi utilă oamenilor în dezvoltarea straturilor de protecție pentru toate tipurile de produse.