การค้นพบของเด็กชายเผยให้เห็นปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างพืชและแมลง

การค้นพบของเด็กชายเผยให้เห็นปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างพืชและแมลง

มดเก็บถุงน้ำดีโอ๊คที่มีตัวต่อตัวต่อ นักวิจัยได้ค้นพบความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างมด ตัวต่อ และต้นโอ๊ก เครดิต: Andrew Deans, Penn State

เมื่อ Hugo Deans วัยแปดขวบค้นพบวัตถุขนาด BB จำนวนหนึ่งที่วางอยู่ใกล้รังมดใต้ท่อนไม้ในสวนหลังบ้านของเขา เขาคิดว่าวัตถุเหล่านั้นเป็นเมล็ดพันธุ์บางชนิด แอนดรูว์ ดีนส์ พ่อของเขา ศาสตราจารย์ด้านกีฏวิทยาที่เพนน์สเตต รู้ทันทีว่ามันคืออะไร: น้ำดีจากต้นโอ๊กหรือการเจริญเติบโตของพืชที่เกิดจากแมลง สิ่งที่เขาไม่ได้ตระหนักในทันทีก็คือ ถุงน้ำดีเป็นส่วนหนึ่งของความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างมด ภมร และต้นโอ๊ก การค้นพบครั้งนี้จะเปลี่ยนความรู้เป็นเวลากว่าศตวรรษเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างพืชและแมลงบนหัวของมัน

เมื่อมองย้อนกลับไป Hugo ตอนนี้อายุ 10 ขวบกล่าวว่าเขา “คิดว่าพวกมันเป็นเมล็ดพืชและฉันก็ตื่นเต้นเพราะฉันไม่รู้ว่ามดเก็บเมล็ดพืชไว้ ฉันเคยคิดว่ามดจะกินเศษและสิ่งของรอบๆ บ้าน จากนั้นฉันก็ตื่นเต้นมากขึ้น เมื่อไร [my dad] บอกฉันว่าพวกเขาเป็นถุงน้ำดีเพราะ [my dad] รู้สึกตื่นเต้นมาก ฉันรู้สึกประหลาดใจที่มดสะสมถุงน้ำดี เพราะเหตุใดพวกมันจึงทำอย่างนั้น’

แอนดรูว์ ดีนส์ ผู้อำนวยการพิพิธภัณฑ์กีฏวิทยา Frost แห่งรัฐเพนน์สเตต กล่าวว่า ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแมลงและพืชจำนวนมากได้รับการบันทึกไว้เป็นอย่างดี ตัวอย่างเช่น ตัวต่อ “cynipid” ส่วนใหญ่ทราบมานานแล้วว่าชักนำให้ต้นโอ๊กพัฒนาเหงือกหรือขาหนีบรอบๆ ตัวอ่อนของพวกมัน เพื่อความปลอดภัยของลูกหลานที่กำลังพัฒนา นอกจากนี้ พืชบางชนิด รวมทั้งพืชดูดเลือด ( Sanguinaria canadensis ) ซึ่งมีถิ่นกำเนิดในอเมริกาเหนือ ผลิตอวัยวะที่กินได้ที่เรียกว่า elaiosomes บนเมล็ดของมันเพื่อดึงดูดมด ซึ่งจะแยกย้ายกันไปเมล็ดและนำพวกมันกลับไปที่รัง ตัวอย่างสุดท้ายนี้เรียกว่า “myrmecochory” หรือการแพร่กระจายของเมล็ดโดยมด

“ในไมร์มีโคโคเรีย มดจะได้รับสารอาหารเล็กน้อยเมื่อกินอีลาโอโซม และพืชจะแยกย้ายกันไปเมล็ดของพวกมันไปยังพื้นที่ปลอดศัตรู” ดีนส์อธิบาย “ปรากฏการณ์นี้ได้รับการบันทึกไว้ครั้งแรกเมื่อ 100 กว่าปีที่แล้ว และมักสอนให้นักศึกษาชีววิทยาเป็นตัวอย่างของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างแมลงกับพืช”

งานวิจัยชิ้นใหม่ของทีมซึ่งได้รับแจ้งจากการค้นพบถุงน้ำดีใกล้กับรังมดของ Hugo เผยให้เห็นว่า myrmecochore ชนิดที่ซับซ้อนกว่ามาก ซึ่งรวมปฏิสัมพันธ์ระหว่าง bumblebee-oak gall กับปฏิกิริยาเสริมกับมดที่กินได้

“อย่างแรก เราสังเกตว่าถุงน้ำดีเหล่านี้มักจะมี ‘หมวก’ สีชมพูอ่อน แต่ถุงน้ำดีที่อยู่ใกล้รังมดไม่มีหมวกเหล่านี้ บ่งบอกว่าพวกมันอาจถูกมดกินเข้าไป” ดีนส์กล่าว “ในที่สุด สิ่งนี้ทำให้เราพบว่าถุงน้ำดีควบคุมต้นโอ๊กเพื่อสร้างถุงน้ำดี จากนั้นจึงดำเนินการต่อไปอีกขั้นและจัดการมดเพื่อนำน้ำดีไปยังรังของพวกมัน ซึ่งตัวต่อสามารถป้องกันตัวอ่อนจากสัตว์กินน้ำดีหรือได้รับผลประโยชน์อื่นๆ . : การโต้ตอบแบบหลายชั้นนั้นน่าเหลือเชื่อ มันเกือบจะยากที่จะปิดความคิดของคุณ”

ผลการวิจัยของทีมได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร นักธรรมชาติวิทยาชาวอเมริกัน.






นักวิจัยพบว่าน้ำดีไม่เพียงแต่ควบคุมต้นโอ๊กให้ผลิตถุงน้ำดีเท่านั้น แต่ยังควบคุมมดให้นำน้ำดีไปยังรังของพวกมันด้วย ซึ่งตัวต่อสามารถป้องกันตัวอ่อนจากสัตว์กินน้ำดีหรือได้รับผลประโยชน์อื่นๆ เครดิต: Michael Tribon

สำรวจปฏิสัมพันธ์

เพื่อให้เข้าใจปฏิสัมพันธ์ได้ดีขึ้น นักวิจัยได้ทำการทดลองภาคสนามและห้องปฏิบัติการ อันดับแรก เพื่อตรวจสอบว่าอีลิโอโซมแคปของถุงน้ำดีโอ๊คที่นักวิจัยเรียกว่า kapéllos (กรีกสำหรับ “หมวก”) นั้นกินได้จริงและมีเสน่ห์สำหรับมดอย่างไร ทีมงานได้สังเกตถุงน้ำดีโอ๊คในอาณานิคมมดในนิวยอร์กตะวันตกโดยตรง ยอร์กและเพนซิลเวเนียตอนกลาง นอกจากนี้ พวกเขายังติดตั้งกล้องเพื่อจับภาพการโต้ตอบของสัตว์/สาวเพิ่มเติม ในทั้งสองสถานที่ พวกเขาเห็นมดกำลังย้ายรัง ฝาครอบที่กินได้ในรังทั้งหมดถูกเอาออกแล้ว ส่วนถุงน้ำดีก็ยังคงอยู่เหมือนเดิม

ในการทดลองครั้งที่สอง เพื่อตรวจสอบว่า capellos ทำหน้าที่เหมือน elaiosomes หรือไม่ นักวิจัยได้ตรวจสอบความชอบของมดที่มีต่อน้ำดีโอ๊กกับเมล็ดเลือด พวกเขาตั้งสถานีเพาะเมล็ด/ถุงน้ำดีและสังเกตว่ามดกำจัดเมล็ดและถุงน้ำดีออกในจำนวนที่ใกล้เคียงกัน ซึ่งบ่งชี้ว่าไม่มีความแตกต่างในความชอบของมด

จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อบันทึกว่ามดกำลังรวบรวมถุงน้ำดีเพราะคาเปลโลที่มีคุณค่าทางโภชนาการหรือไม่ พวกเขาตั้งค่าการรักษาที่เน่าเปื่อยสามอย่างที่มีทั้งถุงน้ำดี ถุงน้ำดีที่มีแคปเปลโลออก หรือคาเปลโลที่กำจัดถุงน้ำดี รวมทั้งจานควบคุมที่มีถุงน้ำดีประเภทอื่นที่ไม่มีส่วนต่อที่กินได้ พวกเขาแนะนำมดให้รู้จักกับจานเพาะเชื้อ พวกเขาพบว่าความสนใจของมดไม่แตกต่างกันระหว่างถุงน้ำดีควบคุมและถุงน้ำดีที่ไม่มีการรักษาด้วยคาเปลโล ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ไม่มีส่วนประกอบที่กินได้ ในทางตรงกันข้าม มดมักถูกดึงดูดโดย capello ที่ไม่บุบสลายและต้องการเฉพาะ capellos มากกว่าการควบคุมถุงน้ำดี

John Tooker ศาสตราจารย์ด้านกีฏวิทยากล่าวว่า “เราแสดงให้เห็นว่าถุงน้ำดีที่มีฝาปิดนั้นดึงดูดมดมากกว่าที่ไม่มีหมวก และตัวหมวกเองก็มีเสน่ห์สำหรับมดด้วย “สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าหมวกต้องมีวิวัฒนาการเพื่อหลอกล่อมด”

สุดท้ายทีมงานถามว่า “คาเปลลอสเป็นอะไรที่ดึงดูดมดได้ขนาดนี้” ตามข้อมูลของทักเกอร์ เคมีของอีลาโอโซมได้รับการศึกษาเป็นอย่างดีและมีกรดไขมันที่มีคุณค่าทางโภชนาการ ดังนั้นทีมวิจัยจึงเปรียบเทียบองค์ประกอบทางเคมีของคาเปลโลสกับอีลาโอโซม และพบว่าคาเปลโลสยังมีกรดไขมันที่เป็นประโยชน์อีกด้วย

“กรดไขมันที่มีมากในถุงน้ำดีและเฮลิโอโซมดูเหมือนจะเลียนแบบแมลงที่ตายแล้ว” ทักเกอร์กล่าว “มดเป็นสัตว์กินของเน่า พยายามค้นหาและคว้าสิ่งใดก็ตามที่เหมาะสมเพื่อนำกลับคืนสู่อาณานิคม ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่ถุงน้ำดีและอีลาโอโซมทั้งสองมีลักษณะเป็นกรดไขมันของแมลงที่ตายแล้ว”






เครดิต: มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนีย

อันไหนเป็นอันแรก?

คำถามสุดท้ายและจากคำกล่าวของนักวิจัย คำถามที่น่าสนใจที่สุดที่ทีมค้นหาคือ:

Robert J. Robert J. Robert J. Robert J. Robert J. Robert J. กล่าว วอร์เรนที่ 2 ศาสตราจารย์วิชาชีววิทยา SUNY รัฐบัฟฟาโล

เหตุผลหนึ่งที่เขาอธิบายก็คือ พืชใบเลี้ยงเดี่ยว เช่น รากเลือด ประกอบขึ้นเป็นเปอร์เซ็นต์ที่น้อยมากของพันธุ์พืชทั้งหมด ดังนั้นจึงอาจมีแหล่งอาหารไม่เพียงพอที่จะขับเคลื่อนการคัดเลือกโดยธรรมชาติของมด อย่างไรก็ตาม ถุงน้ำดีโอ๊คมีอยู่มากมาย อันที่จริง วอร์เรนกล่าวว่าครั้งหนึ่งพวกมันมีความอุดมสมบูรณ์มากจนถูกใช้เป็นปุ๋ยให้กับปศุสัตว์เป็นประจำ

“ถ้าถุงน้ำดีเหล่านี้มีอยู่มากมายและพัฒนากลยุทธ์การปลูกหมวกเมื่อหลายพันปีก่อน มันอาจเป็นแรงผลักดันที่แข็งแกร่งในการคัดเลือกมดโดยธรรมชาติ” วอร์เรนกล่าว “เป็นไปได้ว่าเมื่อนานมาแล้วมดเรียนรู้ที่จะเก็บถุงน้ำดีด้วยหมวก และเมื่อดอกไม้ป่าในฤดูใบไม้ผลิเริ่มผลิตเมล็ดพืชที่มีอวัยวะที่กินได้ มดก็มักจะสะสมสิ่งของด้วยอวัยวะที่มีไขมันอยู่แล้ว”

คณบดีตั้งข้อสังเกตว่าทีมเพิ่งได้รับทุนเพื่อดำเนินการสายวิวัฒนาการเพื่อพิจารณาว่าปฏิสัมพันธ์ใดเกิดขึ้นก่อนในช่วงเวลาวิวัฒนาการ

“การทำความเข้าใจว่าปฏิสัมพันธ์เหล่านี้พัฒนาขึ้นอย่างไรและทำงานอย่างไรช่วยให้กระจ่างขึ้นเล็กน้อยเกี่ยวกับความซับซ้อนของชีวิตบนโลก” เขากล่าว

การมีส่วนทำให้เกิดการค้นพบที่สำคัญเช่นนี้เป็นอย่างไร Hugo กล่าว “ฉันพนันได้เลยว่าเด็กคนอื่น ๆ ได้ค้นพบสิ่งนี้ แต่ฉันไม่เคยรู้เลยว่าพวกเขาสำคัญแค่ไหน ฉันรู้สึกมีความสุขและภูมิใจมากที่รู้ว่าฉันเป็นส่วนหนึ่งของการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ มันแปลกที่คิดว่ามดบางตัวที่สะสมสิ่งที่ฉันคิดว่าเป็นเมล็ดพืชนั้นเป็นความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญจริงๆ”

เมื่อถูกถามว่าเขาต้องการเป็นนักกีฏวิทยาเหมือนพ่อของเขาหรือไม่เมื่อเขาโตขึ้น เพราะเขาได้ทำการค้นพบทางวิทยาศาสตร์เป็นครั้งแรกแล้ว Hugo กล่าวว่า: “ไม่เชิง. ”


พบตัวต่อที่ซ่อนเร้นเป็นพยาธิตัวต่อน้ำดีหลายชนิด


ข้อมูลเพิ่มเติม:
โรเบิร์ต เจ. Oak Galls แสดงการกระจายตัวแบบบรรจบกันโดยมดที่มีเมล็ดเลียนแบบโดย Warren et al. นักธรรมชาติวิทยาชาวอเมริกัน (2022). ดอย: 10.1086/720283

ให้บริการโดยมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนีย

อ้าง:การค้นพบของเด็กชายเผยให้เห็นปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนอย่างสูงระหว่างพืชและแมลง (2022, 2 กันยายน) สืบค้นเมื่อ 2 กันยายน 2022 จาก https://phys.org/news/2022-09-boy-discovery-reveals-highly-complex.html:

เอกสารนี้อยู่ภายใต้ลิขสิทธิ์ ยกเว้นเพื่อข้อตกลงที่เป็นธรรมเพื่อการศึกษาหรือการวิจัยส่วนตัว ห้ามทำซ้ำส่วนใดโดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร เนื้อหานี้จัดทำขึ้นเพื่อวัตถุประสงค์ในการให้ข้อมูลเท่านั้น