Náhodné dětské pozorování spustilo výzkum, který odhalil fascinující trik vos: díky tukovým přívěskům napodobujícím rostlinné signály přimějí mravence, aby jejich larvy přenesli do bezpečí hnízda. Evoluce si opět našla nečekanou cestu.
Vše začalo procházkou v lese a nečekanou otázkou. Osmiletý chlapec si všiml několika malých kuliček padajících z dubů a neodbytného chování mravenců kolem nich. Tento zdánlivě banální výjev nakonec spustil vědeckou studii, která poskytla nový klíč k pochopení evoluce a složitých vztahů mezi hmyzem a rostlinami.
To, co se zdálo jako jednoduchá dětská hra, nakonec zpochybnilo ustálenou představu v lesnické biologii: že mravenci přenášejí pouze semena rostlin s viditelnou tukovou odměnou, a ne jiné struktury bez zjevného „zájmu“.
Zjištění, které se zrodilo z pozorování
Výzkum probíhal v lesích v západní části státu New York a ve střední Pensylvánii. Práci vedl Robert J. Warren II, tehdy vědecký pracovník na Connecticutské univerzitě a později profesor biologie na Státní univerzitě New York v Buffalu, který se specializoval na mravenci zprostředkovaný rozptyl semen a ekologii lesů mírného pásma.
Východiskem nebyla laboratoř, ale přímé pozorování v terénu. Syn jednoho z výzkumníků si během výletu do terénu všiml, že někteří mravenci přenášejí rostlinné struktury, které nejsou semeny. Tento detail upoutal pozornost týmu a otevřel dveře k dalšímu výzkumu tohoto jevu.
Vědci začali mravence systematicky sledovat, označovat hálky v půdě a zaznamenávat, co se s nimi v průběhu dnů a týdnů děje. To, co se zpočátku zdálo jako místní zvláštnost, se ukázalo jako konzistentní a opakující se chování v různých částech lesa.
Co jsou žábronožky a proč se objevují pod duby
Duby často vytvářejí malé výrůstky známé jako hálky. Tyto útvary vznikají, když vosičky hálkotvorné (čeleď Cynipidae) kladou svá vajíčka do rostlinných pletiv. Rostlina reaguje vytvořením abnormálního porostu, který obalí larvy a slouží jim jako ochrana a potrava, dokud se nevyvinou.
Žlabatky mohou mít různé podoby: hladké koule, špičaté struktury, malá „jablíčka“ nebo dokonce tvary připomínající květy. Každý druh vosičky vyvolává charakteristický typ žaber, téměř jako biologický podpis. Ve studovaném případě se jednalo o žábronožky produkované vosami rodu Andricus, které jsou běžné na dubech ve východní části Severní Ameriky.
Koncem léta mnoho těchto hálek padá na lesní půdu, kde jsou vystaveny predátorům, jako jsou ptáci a hlodavci. Pro larvy žijící uvnitř je lesní půda nebezpečným místem: je vlhká, pohyblivá a plná potenciálních nepřátel.
Až dosud se předpokládalo, že osud těchto hálek závisí hlavně na náhodě: kam dopadnou, jací predátoři jsou poblíž, kolik vlhkosti snesou. Nová studie ukazuje, že přinejmenším v některých případech vosy „přenechaly“ část tohoto problému mravencům a využily jejich chování ke zlepšení přežití svých potomků.
Klíčový detail
Některé z těchto hálek mají na vrcholu další strukturu, malý „klobouček“ narůžovělého vzhledu a mastné struktury. Právě tento prvek je spouštěčem chování mravenců.
Při pohledu zblízka tento klobouček připomíná malý kousek masité tkáně připojený k hálce. Není to ani list, ani květ, ani semeno: je to specializovaný přívěsek, který zřejmě nemá jinou funkci než přitahovat pozornost mravenců.
Vědci zjistili, že ne všechny hálky na stejném dubu ji mají a že její přítomnost je spojena s určitými druhy vosiček. Jinými slovy, nejedná se o obecnou vlastnost stromu, ale o charakteristiku, která se utvořila evolucí určitých linií cynipidních vosiček.
Jak hálky oklamou mravence
Mnoho rostlin využívá myrmekochorii, systém, kterým mravenci přenášejí semena pomocí výživného, na tuk bohatého přívěsku. Tento přívěsek se nazývá elaiosom. Výměnou za potravu je semeno přeneseno dovnitř mravenčího mraveniště, kde je chráněno před predátory a extrémními podmínkami prostředí.
Tento systém byl popsán u stovek druhů rostlin, zejména v lesích mírného a středozemního pásma. V Evropě jej využívají například violky(Viola), dymnivky(Corydalis) nebo některé druhy akonitů; v Severní Americe jej využívají mimo jiné Asarum canadense nebo Sanguinaria canadensis. Ve všech případech je princip stejný: malá tučná odměna výměnou za dopravní službu.
Chemické analýzy provedené týmem ukázaly, že žaberní víčka obsahují mastné kyseliny, jako jsou kyselina palmitová, olejová a stearová, shodné s těmi, které jsou přítomny v těchto semenech s potravní odměnou. Mravenci tyto molekuly detekují a reagují stejně jako na rostlinný elaiosom.
Jinými slovy, vosám se podařilo, že jejich hálky“mluví stejnou chemickou řečí“ jako semena rostlin. Pro mravence je zpráva jasná: „tady je jídlo, které stojí za to nosit“.
Terénní a laboratorní experimenty
Aby si tým ověřil, že se nejedná o pouhou náhodu, zkombinoval terénní experimenty a kontrolované laboratorní testy.
V lese umístili na pokusné plochy žábronožky s kloboučky a bez nich a chování mravenců zaznamenávali kamerami. Při srovnávacích testech mravenci podobné žábronožky bez kloboučků ignorovali, ale s vylíhlými žábronožkami manipulovali a přenášeli je, jako by šlo o skutečná semena. Kamery rozmístěné v lese potvrdily, že „zamaskované“ hálky častěji dorazily do mravenišť neporušené.
V laboratoři byly mravencům nabídnuty tři typy objektů: semena s elaiosomem, žábronožky s kloboučky a žábronožky bez kloboučků. Výsledek byl jasný: semena a žábronožky s kloboučky byly sbírány a přenášeny s velmi podobnou frekvencí, zatímco nahým žábronožkám nebyla věnována téměř žádná pozornost.
Výzkumníci navíc provedli „manipulační“ testy: z některých žaber klobouček odstranili a připevnili jej k jiným, které byly původně bez kloboučku. Mravenci reagovali na klobouček, nikoli na samotné hálky, což posiluje myšlenku, že klíčem je chemický signál z tukového přívěsku.
Ochranná role mravenčích hnízd
Po vstupu do hnízda mravenci odříznou a zkonzumují tukovou čepičku, ale hálky ponechají nedotčené. Toto jednoduché gesto má rozhodující účinek: larva je chráněna v suchém, stabilním prostředí, které je pro predátory obtížně dostupné.
Mraveniště mají několik výhod:
- Stabilnější teplotu a vlhkost než na povrchu země.
- Menší vystavení ptákům a drobným savcům, kteří se hálkami živí.
- Fyzická ochrana před pošlapáním, občasným zaplavením nebo extrémním vysušením.
Pozorování ukázala jasný rozdíl: žábronožky, které zůstaly na zemi, byly častěji konzumovány ptáky a hlodavci, zatímco žábronožky přenesené do hnízd přežily častěji. V některých pokusech se pravděpodobnost, že larva dosáhne dospělého stádia, několikanásobně zvýšila, pokud žábronožka prošla mraveništěm.
Paradoxní je, že mravenci, kteří z larev nemají žádný přímý užitek, nakonec fungují jako „nedobrovolné chůvy“ pro vosy, a to jen proto, že byli oklamáni velmi přesným chemickým signálem.
Konvergentní evoluce: Různé druhy, stejné řešení
Studie poukazuje na jasný případ konvergentní evoluce. Rostliny a vosy, které spolu nejsou příbuzné, si vyvinuly téměř identické strategie, aby využily chování malé skupiny krmných mravenců, zejména rodu Aphaenogaster, který dominuje v lesích východní části Severní Ameriky.
Ke konvergentní evoluci dochází tehdy, když velmi odlišné organismy nezávisle na sobě dospějí k podobným řešením téhož problému. Klasickým příkladem jsou křídla ptáků, netopýrů a hmyzu: různé struktury, ale se stejnou funkcí. Zde je ekvivalentem „křídla“ elaiosom: tukový přívěsek, který mravence přesvědčuje, aby něco nesli.
Tato paralela pomáhá vysvětlit, proč mravenci tak účinně reagují na tukové signály v různých kontextech, a posiluje myšlenku, že se tyto interakce vyvinuly nezávisle v několika liniích. Již předchozí studie ukázaly, že rostliny s myrmekochorií se v evoluční historii objevovaly znovu a znovu, a to ve velmi rozmanitých čeledích. Nyní se k nim přidal nečekaný nový hráč: žlučovitá vosička.
Práce Warrena a jeho kolegů navíc naznačuje, že mravenci rodu Aphaenogaster působí jako evoluční „úzké hrdlo“: jejich selektivní chování by v průběhu času zvýhodnilo jak rostliny produkující elaiosomy, tak vosičky vytvářející na hálkách tukové kloboučky.