Η ανακάλυψη ενός 8χρονου αγοριού ξαναγράφει 100 χρόνια γνώσης των εντόμων και των φυτών

Για περισσότερο από έναν αιώνα, οι επιστήμονες μελετούν το φαινόμενο κατά το οποίο τα μυρμήγκια μεταφέρουν σπόρους στις φωλιές τους. Σε αυτή την περίπλοκη αλληλεπίδραση φυτού-εντόμου, οι σπόροι με εξειδικευμένες δομές που ονομάζονται ελαϊοσώματα δελεάζουν τα μυρμήγκια με λιπαρές, πλούσιες σε θρεπτικά συστατικά ανταμοιβές.

Μόλις οι σπόροι αυτοί εισέλθουν στη φωλιά, τα μυρμήγκια αφαιρούν το ελαϊοσώμα και τον αφήνουν άθικτο, βοηθώντας τη διασπορά του και προστατεύοντάς τον από αρπακτικά και περιβαλλοντικές απειλές. Ωστόσο, πρόσφατες ανακαλύψεις αποκάλυψαν μια απροσδόκητη τροπή σε αυτή τη γνωστή ιστορία, ρίχνοντας φως στην αξιοσημείωτη πολυπλοκότητα των αλληλεπιδράσεων της φύσης.

Η ανακάλυψη προήλθε από την περιέργεια του οκτάχρονου Hugo Dean, του οποίου η απλή παρατήρηση πυροδότησε μια πρωτοποριακή έρευνα. Ο Hugo παρατήρησε μυρμήγκια να μαζεύουν κάτι που φαινόταν να είναι σπόροι κοντά στο σπίτι του, αλλά ο πατέρας του, Andrew Deans, καθηγητής εντομολογίας στο Penn State, τα αναγνώρισε ως σκλήθρες βελανιδιάς.

Οι σφήκες είναι ανώμαλες φυτικές αναπτύξεις που προκαλούνται από ορισμένα είδη σφηκών και συχνά χρησιμεύουν ως προστατευτικά καταφύγια για τις προνύμφες τους. Αυτό οδήγησε σε μια μελέτη που επαναπροσδιόρισε τα γνωστά όρια των αλληλεπιδράσεων μεταξύ μυρμηγκιών και φυτών.

Οι σκλήθρες της βελανιδιάς, ιδίως αυτές που προκαλούνται από σφήκες όπως οι Kokkocynips decidua και Kokkocynips rileyi, έχουν ένα εξάρτημα που ονομάζεται kapéllos (καπέλλο), το οποίο προέρχεται από την ελληνική λέξη «καπάκι».

Παρόμοια με τα ελαϊοσώματα, είναι πλούσια σε λιπαρά οξέα που προσελκύουν τα μυρμήγκια. Μόλις οι βλαστοί αποκολληθούν από το δέντρο και πέσουν στο έδαφος, τα μυρμήγκια τους μεταφέρουν στις φωλιές τους. Στο εσωτερικό των φωλιών, τα μυρμήγκια καταναλώνουν το «καπέλλο», αλλά αφήνουν άθικτα τα σώματα των χολοειδών, παρέχοντας καταφύγιο στις προνύμφες των σφηκών που βρίσκονται μέσα σε αυτές.

Αυτή η αλληλεπίδραση φαίνεται να αντικατοπτρίζει την παραδοσιακή συγκομιδή τροφής, αλλά με ένα νέο επίπεδο πολυπλοκότητας. Ενώ τα ελαιόσωμα είναι μια προσαρμογή των φυτών για την προσέλκυση μυρμηγκιών, το «καπέλλο» είναι μια προέκταση του χειρισμού των δρυών από τις σφήκες, οι οποίες ουσιαστικά συνυπολογίζουν τη συμπεριφορά των μυρμηγκιών προς όφελος των προνυμφών τους.

Η αλληλεπίδραση μεταξύ μυρμηγκιών, σφηκών και βελανιδιών υποδηλώνει μια μοναδική εξελικτική σύγκλιση, όπου διαφορετικοί οργανισμοί αναπτύσσουν ανεξάρτητα παρόμοιες στρατηγικές για την εκμετάλλευση της συμπεριφοράς των μυρμηγκιών.

Οι παρατηρήσεις πεδίου και τα εργαστηριακά πειράματα επιβεβαίωσαν την προτίμηση των μυρμηγκιών στις σκλήθρες με άθικτο καπέλο. Οι ερευνητές διεξήγαγαν πειράματα στη Δυτική Νέα Υόρκη και στην κεντρική Πενσυλβάνια, παρατηρώντας μυρμήγκια που μετέφεραν τις γόμες στις φωλιές τους.

Σε ελεγχόμενες εργαστηριακές συνθήκες, τα μυρμήγκια έδειξαν σημαντικά μεγαλύτερο ενδιαφέρον για τις σκλήθρες με «καπέλο» σε σύγκριση με εκείνες χωρίς. Η χημική σύνθεση του «καπέλλο» αποκάλυψε υψηλές συγκεντρώσεις λιπαρών οξέων, που μιμούνται το προφίλ των νεκρών εντόμων - μια πρωταρχική πηγή τροφής για τα μυρμήγκια που ψάχνουν για σκουπίδια.

«Τα λιπαρά οξέα στα χολικά καλύμματα και τα ελαϊοσώματα φαίνεται να μιμούνται τα νεκρά έντομα», εξήγησε ο John Tooker, καθηγητής εντομολογίας στο Penn State.«Τα μυρμήγκια είναι πτωματοφάγα, οπότε δεν είναι τυχαίο ότι αυτές οι δομές μοιάζουν με τη συνήθη τροφή τους». Αυτή η μίμηση υπογραμμίζει την πολυπλοκότητα αυτών των εξελικτικών στρατηγικών, θολώνοντας τα όρια μεταξύ των προσαρμογών των φυτών και των εντόμων.

Η ομάδα διερεύνησε επίσης αν τα μυρμήγκια έδειχναν το ίδιο ενδιαφέρον για το καπέλλο και τα παραδοσιακά ελαϊοσώματα, στήνοντας δολωματικούς σταθμούς με δολώματα τόσο με δρύινα γόνατα όσο και με σπόρους αιμοβόρου ρίζας, ένα φυτό γνωστό για τους μυρμηγκοχορταριασμένους σπόρους του.Τα αποτελέσματα δεν έδειξαν σημαντική διαφορά στην προτίμηση των μυρμηγκιών, υπογραμμίζοντας περαιτέρω τη λειτουργική ομοιότητα μεταξύ αυτών των δομών.

Οι επιπτώσεις της μελέτης εκτείνονται πέρα από το ακαδημαϊκό ενδιαφέρον. Οι βελανιδιές, που φιλοξενούν αυτές τις αλληλεπιδράσεις, αντιμετωπίζουν απειλές από την απώλεια οικοτόπων, την κλιματική αλλαγή και τις ασθένειες. «Η απώλεια των βελανιδιών θα μπορούσε να διαταράξει τις περίπλοκες σχέσεις μεταξύ μυρμηγκιών, σφηκών και γόλων», δήλωσε ο Andrew Deans. «Είναι μια έντονη υπενθύμιση του πόσο αλληλένδετα είναι τα οικοσυστήματα και της σημασίας της διατήρησης της βιοποικιλότητας».

Η έρευνα αυτή εγείρει βαθιά ερωτήματα σχετικά με την εξέλιξη αυτών των αλληλεπιδράσεων. Μήπως αρχικά οι σφήκες που προκαλούσαν χολές χειρίζονταν τις βελανιδιές και αργότερα εκμεταλλεύονταν τα μυρμήγκια; Ή μήπως η συμπεριφορά των μυρμηγκιών οδήγησε στην εξέλιξη των καπέλων;

Τα απολιθωμένα στοιχεία δείχνουν ότι οι σφήκες προκαλούσαν σταγόνες εδώ και εκατομμύρια χρόνια, πολύ πριν αναγνωριστεί η αλληλεπίδρασή τους με τα μυρμήγκια. «Είναι πιθανό ότι οι σφήκες άρχισαν να χειραγωγούν τα μυρμήγκια αφού τελειοποίησαν την ικανότητά τους να προκαλούν γάλακες», σημείωσε ο Deans, τονίζοντας τη δυναμική φύση των εξελικτικών διαδικασιών.

Η ανακάλυψη αναδεικνύει επίσης τον ρόλο της τύχης στις επιστημονικές ανακαλύψεις. Η αρχική παρατήρηση του Hugo μπορεί να φαινόταν ασήμαντη, αλλά αποτέλεσε τον καταλύτη για ένα σημαντικό άλμα στην κατανόηση. Αναλογιζόμενος τη συμβολή του, ο Hugo σημείωσε: «Στην αρχή νόμιζα ότι ήταν σπόροι. Ενθουσιάστηκα όταν έμαθα ότι ήταν γόπες και ακόμη περισσότερο εξεπλάγην που τις μάζευαν τα μυρμήγκια». Αν και δεν βλέπει τον εαυτό του να ακολουθεί τα βήματα του πατέρα του, η περιέργειά του έχει ήδη αφήσει το στίγμα της στην επιστημονική κοινότητα.

Κοιτάζοντας μπροστά, οι ερευνητές σκοπεύουν να διερευνήσουν και άλλα πιθανά παραδείγματα πολυεπίπεδων αλληλεπιδράσεων στη φύση. «Μελετάμε τις σχέσεις μεταξύ φυτών και εντόμων εδώ και πάνω από έναν αιώνα, αλλά ανακαλύψεις όπως αυτή δείχνουν πόσα πολλά δεν γνωρίζουμε ακόμη», παρατήρησε ο Deans.

Τα ευρήματα αυτά υπογραμμίζουν την πολυπλοκότητα των οικολογικών δικτύων και την ανάγκη για συνεχή εξερεύνηση προκειμένου να αποκαλυφθούν οι κρυφές συνδέσεις που διατηρούν τη βιοποικιλότητα.