SG.hu·
Földművelés és vegyi fegyverkezés hangya módra
Az emberi civilizáció fejlődésének egyik legfontosabb tényezője a fenntartható mezőgazdaság gyakorlása volt.
Azonban koránt sem miénk az úttörő szerep ezen a területen, a levélvágó hangyák ugyanis már több mint 50 millió éve rendelkeznek a földművelés képességével, ami domináns növényevőkké és az egyik legsikeresebb közösségben élő rovarokká tette őket a természetben. A Microbiology Today novemberi számának egyik cikke szerint a levélvágó hangyák kifejlesztettek egy olyan rendszert, amivel megpróbálják kertjeiket maximálisan kártevőmentessé tenni. Ez egy olyan rendkívüli vívmány, amit még az emberi mezőgazdászoknak sem igazán sikerült elérni.
A levélvágó hangyák frissen vágott leveleiket "kertekbe" helyezik, ahol élelem céljából speciális gombát termelnek. A szorgos hangyák folyamatosan szállítják a friss leveleket a kertekbe, míg a régi anyagot a kolóniától távol, egy hulladékgyűjtő helyre viszik. A hangyák az idők során kitanulták a "gyomlálás" mesterségét. Amikor a kertekben cirkáló dolgozók megpillantanak egy parányi kártevőt, vagy inkább az élelemül szolgáló gomba számára kórokozót, azonnal viharos gyorsaságú munka bontakozik ki. A hangyák megkezdik a kártevő eltávolítását és az egész kert átfésülését. A káros "gyomokat" eltávolítják és az elhasznált anyagok temetőjéül használt területre viszik.
"Mivel a hangyák kertjeiket talajkamrákban tartják fenn, ezért kénytelenek számos potenciális kórokozóval szembenézni, amik megfertőzhetik és ellephetik a kertet. Valójában sok hangyakolóniában túlburjánzanak a gomba kórokozók, gyakran kiirtva az egész kolóniát" - magyarázta Cameron Currie, az amerikai Madison-Wisconsin Egyetem professzora. "A tudósok bebizonyították, hogy a gombatermelő hangyák legfőbb ellensége egy speciális mikrogomba patogén. Ezek a kórokozó gombák közvetlenül az élelemül szolgáló gombát támadják meg, és hasonló módon terjednek el a talajkamrákban, mint az ember által művelt kertekben a gyom és egyéb kártevők."
A tudósok egyik megfigyelése szerint a dolgozók egy fehér viasz-szerű anyagot viselnek a testükön. Amikor mikroszkóp alatt közelebbről szemügyre vették az anyagot, nagy meglepetésükre kiderült, hogy nem viaszról, hanem egy baktériumról van szó. A baktérium az aktinobaktérium csoport tagja, ami az emberek által alkalmazott antibiotikumok több mint 80%-át adja. A baktérium gomba elleni összetevőket termel, ami megállítja a mikrogomba kórokozókat. A felfedezés az első bizonyított példa arra, hogy az emberen kívül más állat is használ baktériumot, amivel a kórokozókkal szembeni antibiotikumot állít elő. "Laboratóriumi kutatásunk számos érdekes tulajdonságot fedett fel a baktérium és a patogén gomba között. A baktérium a vizsgálatok szerint kifejezetten a fertőző gombára szakosodott" - mondta Currie professzor.
A hangyák és az általuk termesztett gomba közötti, valamint a hangyák és a baktérium közötti kapcsolatot mutualizmusnak nevezik, ami jellemzően akkor jön létre, ha mindkét félnek előnye származik a kapcsolatból. A hangya-gomba mutualizmusban a hangya jóllakik és a gomba számára is biztosított a fennmaradás. Ez a kapcsolat olyan szoros, hogy ha a gomba elpusztul, az egész kolónia éhen halhat. Ellentételezésként a gomba folyamatos tápanyagot kap a növekedéshez, védelmet a környezeti viszontagságokkal és a kártevőkkel szemben. Ez a kapcsolatrendszer viszonylag egyértelmű is volt. De vajon mit kap a baktérium a hangyáktól a kert kártevő-mentesítéséért?
"Mindenekelőtt élelmet. A gombatermelő hangyák legtöbb faja speciális üregeket fejlesztett ki a testében, ahol ezek a baktériumok biztonságban élhetnek és szaporodhatnak. A tudósok szerint a hangyák az üregekhez kapcsolódó mirigyeken keresztül táplálják a baktériumot" - magyarázta dr. Garret Suen, Currie professzor laboratóriumának egyik kutatója. "A baktérium a rovarban egy védett közeget kap, amiben nyugodtan terjeszkedhet, távol a heves versenytől, ami a többi környezetet, például a talajt jellemzi."
"Érdekes, hogy a hangya, a baktérium és a patogén szoros kapcsolatának eredményeként időnként a kórokozó győzedelmeskedik. Ez egyfajta 'vegyi fegyverkezési' verseny a baktérium és a gomba között, ahol az győz, akinek hamarabb sikerül valami újat kifejlesztenie" - nyilatkozott Currie professzor. "Jelenleg ennek a kémiai hadviselésnek a genetikai szintű alapjait kezdjük megismerni, és nagy valószínűséggel kijelenthetjük, hogy a hasonló típusú kölcsönhatások a természetben sokkal gyakoribbak, mint eddig feltételeztük."
Vajon hogyan alakul ki egy ilyen együttműködés egy hangya, egy gomba és főként egy baktérium között? Ezt senki sem tudja igazán. A technika fejlődésével, mint a teljes genom szekvenálás, Currie és Suen remélik, sikerül felfedezniük hogyan alakultak ki ezek a kapcsolatok, és megismerhetik hogyan vezettek el a hangyák gombatermesztő képességéhez.
Azonban koránt sem miénk az úttörő szerep ezen a területen, a levélvágó hangyák ugyanis már több mint 50 millió éve rendelkeznek a földművelés képességével, ami domináns növényevőkké és az egyik legsikeresebb közösségben élő rovarokká tette őket a természetben. A Microbiology Today novemberi számának egyik cikke szerint a levélvágó hangyák kifejlesztettek egy olyan rendszert, amivel megpróbálják kertjeiket maximálisan kártevőmentessé tenni. Ez egy olyan rendkívüli vívmány, amit még az emberi mezőgazdászoknak sem igazán sikerült elérni.
A levélvágó hangyák frissen vágott leveleiket "kertekbe" helyezik, ahol élelem céljából speciális gombát termelnek. A szorgos hangyák folyamatosan szállítják a friss leveleket a kertekbe, míg a régi anyagot a kolóniától távol, egy hulladékgyűjtő helyre viszik. A hangyák az idők során kitanulták a "gyomlálás" mesterségét. Amikor a kertekben cirkáló dolgozók megpillantanak egy parányi kártevőt, vagy inkább az élelemül szolgáló gomba számára kórokozót, azonnal viharos gyorsaságú munka bontakozik ki. A hangyák megkezdik a kártevő eltávolítását és az egész kert átfésülését. A káros "gyomokat" eltávolítják és az elhasznált anyagok temetőjéül használt területre viszik."Mivel a hangyák kertjeiket talajkamrákban tartják fenn, ezért kénytelenek számos potenciális kórokozóval szembenézni, amik megfertőzhetik és ellephetik a kertet. Valójában sok hangyakolóniában túlburjánzanak a gomba kórokozók, gyakran kiirtva az egész kolóniát" - magyarázta Cameron Currie, az amerikai Madison-Wisconsin Egyetem professzora. "A tudósok bebizonyították, hogy a gombatermelő hangyák legfőbb ellensége egy speciális mikrogomba patogén. Ezek a kórokozó gombák közvetlenül az élelemül szolgáló gombát támadják meg, és hasonló módon terjednek el a talajkamrákban, mint az ember által művelt kertekben a gyom és egyéb kártevők."
A tudósok egyik megfigyelése szerint a dolgozók egy fehér viasz-szerű anyagot viselnek a testükön. Amikor mikroszkóp alatt közelebbről szemügyre vették az anyagot, nagy meglepetésükre kiderült, hogy nem viaszról, hanem egy baktériumról van szó. A baktérium az aktinobaktérium csoport tagja, ami az emberek által alkalmazott antibiotikumok több mint 80%-át adja. A baktérium gomba elleni összetevőket termel, ami megállítja a mikrogomba kórokozókat. A felfedezés az első bizonyított példa arra, hogy az emberen kívül más állat is használ baktériumot, amivel a kórokozókkal szembeni antibiotikumot állít elő. "Laboratóriumi kutatásunk számos érdekes tulajdonságot fedett fel a baktérium és a patogén gomba között. A baktérium a vizsgálatok szerint kifejezetten a fertőző gombára szakosodott" - mondta Currie professzor.
A hangyák és az általuk termesztett gomba közötti, valamint a hangyák és a baktérium közötti kapcsolatot mutualizmusnak nevezik, ami jellemzően akkor jön létre, ha mindkét félnek előnye származik a kapcsolatból. A hangya-gomba mutualizmusban a hangya jóllakik és a gomba számára is biztosított a fennmaradás. Ez a kapcsolat olyan szoros, hogy ha a gomba elpusztul, az egész kolónia éhen halhat. Ellentételezésként a gomba folyamatos tápanyagot kap a növekedéshez, védelmet a környezeti viszontagságokkal és a kártevőkkel szemben. Ez a kapcsolatrendszer viszonylag egyértelmű is volt. De vajon mit kap a baktérium a hangyáktól a kert kártevő-mentesítéséért?
"Mindenekelőtt élelmet. A gombatermelő hangyák legtöbb faja speciális üregeket fejlesztett ki a testében, ahol ezek a baktériumok biztonságban élhetnek és szaporodhatnak. A tudósok szerint a hangyák az üregekhez kapcsolódó mirigyeken keresztül táplálják a baktériumot" - magyarázta dr. Garret Suen, Currie professzor laboratóriumának egyik kutatója. "A baktérium a rovarban egy védett közeget kap, amiben nyugodtan terjeszkedhet, távol a heves versenytől, ami a többi környezetet, például a talajt jellemzi."
"Érdekes, hogy a hangya, a baktérium és a patogén szoros kapcsolatának eredményeként időnként a kórokozó győzedelmeskedik. Ez egyfajta 'vegyi fegyverkezési' verseny a baktérium és a gomba között, ahol az győz, akinek hamarabb sikerül valami újat kifejlesztenie" - nyilatkozott Currie professzor. "Jelenleg ennek a kémiai hadviselésnek a genetikai szintű alapjait kezdjük megismerni, és nagy valószínűséggel kijelenthetjük, hogy a hasonló típusú kölcsönhatások a természetben sokkal gyakoribbak, mint eddig feltételeztük."
Vajon hogyan alakul ki egy ilyen együttműködés egy hangya, egy gomba és főként egy baktérium között? Ezt senki sem tudja igazán. A technika fejlődésével, mint a teljes genom szekvenálás, Currie és Suen remélik, sikerül felfedezniük hogyan alakultak ki ezek a kapcsolatok, és megismerhetik hogyan vezettek el a hangyák gombatermesztő képességéhez.