batrachospermum (batrachospermum) wrote,
batrachospermum
batrachospermum

Кишочки, что пронзают небеса

Прогуливаясь по африканской саванне, вы, должно быть, видели эти земляные башни, которые могут достигать больше 10 метров в высоту и порой так напоминают готические соборы, что рука сама тянется перекреститься. Но это не религиозные сооружения. Каждая такая башня представляет собой дом, ясли, склад, ферму… и пищеварительную систему. Да, это часть одной из самых удивительных пищеварительных систем на нашей планете, которая начинается внутри тел термитов и простирается наружу, вширь и вверх, пронзая небеса.


Термитник-небоскреб. Фото: John W. Banagan

Как и многие другие термиты, Macrotermes natalensis употребляют в пищу богатую энергией древесину. Но это не такая простая задача, и им требуется помощь грибов Termitomyces, которых они специально выращивают в термитнике. Рабочие особи собирают кусочки дерева, жуют их и срыгивают обратно в виде кашицы, которую гриб радостно обволакивает своими гифами и переваривает, расщепляя сложные углеводы на небольшие сахара. Эти сахара идут по второму кругу в пищу термитам, и теперь на них набрасываются полчища микробов, которые осуществляют дальнейший распад вкусняшки. Без гриба и микробов эти термиты не смогли бы есть.

Таким образом, пищеварительная система насекомого не ограничивается одной лишь трубочкой, пронизывающей насквозь его поджарое тельце. В нее включена сеть грибных нитей, растущих в многочисленных камерах термитника, а также масса бактерий, проживающих внутри термита. Это союз представителей трех царств живой природы, существующий внутри и снаружи насекомого, заполняющий весь его дом-небоскреб.

Союз этот очень древний. Вверить уничтожение жесткой растительной массы кишечным микробам термиты догадались еще 150 млн лет назад, когда разошлись их эволюционные дорожки с тараканами. Около 30 млн лет назад макротермиты, к которым относится и M. natalensis, включили в пищеварительную цепь новых партнеров – грибы Termitomyces. Условия того контракта оказались весьма жесткими: сейчас существует примерно 330 видов макротермитов, и все они культивируют исключительно Termitomyces, а другим грибкам остается лишь завистливо глядеть на эту монополию.

Кроме того, это очень успешный союз. Макротермиты обитают по всей Африке и Южной Азии и определяют судьбу целых экосистем. Это настоящие короли распада, которые разрушают падшие растения и возвращают миру запасенную в них энергию. При поддержке союзников из других царств они возводят дворцы высокие, как деревья, а реальные деревья превращают в свою плоть.


Термиты M. natalensis и их беленькие грибочки. Фото: Kim et al., 2014

В прошлом году ученые секвенировали геномы M. natalensis, выращиваемых ими грибов и живущих внутри микробов и выяснили подробности того, как распределены обязанности между ними на генетико-биохимическом уровне. Из 128 семейств гликозидаз – ферментов, катализирующих расщепление углеводов, – в портфеле партнерского альянса было найдено 111. Большинство из них работает в бактериях, гораздо меньше – в грибах, и совсем чуток принадлежит собственно термиту. Всю пищеварительную работу, по сути, обеспечивают грибы с бактериями. Первые расщепляют углеводы на олигосахариды, но с самими олигосахаридами не могут справиться. Зато у бактерий есть множество ферментов, которые нацелены именно на олигосахариды, причем этих ферментов гораздо больше, чем у бактерий, которые живут в других термитах, не выращивающих грибы.

Сами же термиты мало участвуют в пищеварении. У них другая задача – выращивать и питать своих партнеров. И они справляются с ней великолепно. Вот люди, например, не умеют выращивать грибы Termitomyces, хотя они съедобны и в некоторых районах Африки считаются деликатесом. А термиты – умеют. Благодаря встроенной вентиляции в термитниках создаются прохладные влажные оазисы, в которых грибы могут процветать, а насекомые ухаживают за этими садами, культивируя, по сути, собственную пищеварительную систему.


Термитник M. natalensis, камеры с грибами Termitomyces и королева термитов. Фото: Poulsen et al., 2014

Кое-что интересное ученые узнали и о королеве M. natalensis. Внутри нее не живет ни один из тех микробов, что распространены в личных пищеварительных системах рабочих особей. Обедненная микрофлора королевы способна переваривать лишь простейшие из сахаров. Эту огромную неподвижную мешковатую машину по производству яиц подкармливают ее подданные (вместе с их микробами, конечно).

Но так было не всегда. Когда королева основывала колонию, микрофлора у нее была полноценная, и в первую очередь она поделилась ею с рабочими особями. Позднее, по мере того как королева превращалась в живой белый мешок, ее микросообщества беднели. Теперь вся колония – рабочие термиты, бактерии, грибы и их общий дом-термитник – являются ее гигантской пищеварительной системой, симбиотической сетью, которая снабжает ее пищей и обеспечивает дальнейшую передачу ее царственных генов.

По материалам: National Geographic
Научная статья: PNAS (Poulsen et al., 2014)
Tags: насекомые
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 5 comments