مورچه‌ها و کرم‌های ابریشم: همکاری‌ای که گاهی به دشمنی تبدیل می‌شود

در گوشه‌های پنهان جهان، مورچه‌ها و کرم‌های ابریشم رابطه‌ای بسیار تخصصی و منحصربه‌فرد دارند. کرم‌های ابریشم ماده‌ای شیرین و شهد مانند ترشح می‌کنند که مورچه‌ها از آن تغذیه می‌کنند و در مقابل، مورچه‌ها اغلب از کرم‌های در حال رشد در برابر شکارچیان محافظت می‌کنند.

این رابطه جالب میان مورچه‌ها و لارو برخی از گونه‌های خانواده Riodinidae (پروانه‌های فلزی‌نشان) آن‌قدر خاص است که هر گونه کرم ابریشم فقط با یک گونه خاص از مورچه‌ها تعامل دارد.

بررسی علمی این همکاری پیچیده
دانشمندان اکنون سازوکارهای پیچیده این مشارکت همزیستانه را بررسی کرده‌اند. آن‌ها دریافتند که سیگنال‌های شیمیایی و ترشحات شیرین تعیین می‌کنند که واکنش مورچه‌ها به کرم‌ها حفاظتی باشد یا ویرانگر.

حفاظت کرم‌های ابریشم توسط مورچه‌ها

در جنگل‌های استوایی، کرم‌های ابریشم منبع غذایی مهمی برای بسیاری از حشرات شکارچی محسوب می‌شوند. به همین دلیل، میزان مرگ‌ومیر آن‌ها بالا است؛ مگر اینکه پروانه بالغ تخم‌های خود را روی گیاهی بگذارد که میزبان گونه مناسب مورچه‌ها باشد.

این پژوهش توسط لوان دیاس لیما در دوره پسادکتری او در دانشگاه سائوپائولو انجام شده است. مورچه‌ها و کرم‌های ابریشم مورد مطالعه از ایستگاه اکولوژیکی Serra das Araras در ایالت ماتوگروسوی برزیل جمع‌آوری شدند.

دانشمندان سیگنال‌های شیمیایی تولیدشده توسط کرم‌های ابریشم را بررسی کردند تا بفهمند چگونه مورچه‌ها بین کرم‌های ابریشمی که باید محافظت شوند و آن‌هایی که باید کشته شوند، تمایز قائل می‌شوند.

نتایج نشان داد که این رابطه تعادل بسیار حساسی دارد؛ به‌طوری که هر گونه مورچه تنها یک گونه خاص از کرم‌های ابریشم را به عنوان هم‌زیست می‌پذیرد.

مورچه‌ها سایر کرم‌های ابریشم را حتی اگر همان مایع شیرین را ترشح کنند، از بین می‌برند.

سیگنال‌های شیمیایی و ترشحات شیرین

در این آزمایش‌ها، دانشمندان روی کرم‌های ابریشم گونه Juditha molpe که با مورچه‌های گونه Dolichoderus bispinosus همزیستی دارند، تمرکز کردند.

آن‌ها همچنین گونه Nymphidium chione را بررسی کردند که فقط در مکان‌هایی یافت می‌شود که مورچه‌های Pheidole biconstricta حضور دارند.

پژوهشگران ترکیبات شیمیایی خاصی به نام هیدروکربن‌های کوتیکولی (CHCs) را در مورچه‌ها، کرم‌های ابریشم و گیاهان بررسی کردند. این ترکیبات شیمیایی که در پوشش حشرات و گیاهان یافت می‌شوند، در ضدآب کردن، ارتباطات شیمیایی و شناسایی گونه‌ها نقش اساسی دارند.

لوان دیاس لیما، نویسنده اصلی مطالعه، توضیح داد:
“ما دریافتیم که CHCs موجود در گیاهان و حشرات کاملاً متفاوت هستند. در کرم‌های ابریشم، این ترکیبات مانند سیگنالی برای مورچه‌ها عمل می‌کنند. کرم‌ها مایعی شیرین ترشح می‌کنند که باعث می‌شود توسط گونه‌های خاصی از مورچه‌ها شناسایی و محافظت شوند.”

این ترشحات شیرین نه‌تنها موجب شناسایی کرم‌های ابریشم می‌شوند، بلکه مشارکت میان این دو گونه را تثبیت می‌کنند، زیرا برای مورچه‌ها یک منبع غذایی ارزشمند محسوب می‌شود.

در ازای دریافت این شهد، مورچه‌ها از کرم‌های ابریشم در برابر شکارچیان محافظت می‌کنند و در نتیجه شانس بقای کرم‌های ابریشم افزایش می‌یابد.

وقتی مورچه‌ها تبدیل به دشمن می‌شوند

اما زمانی که دانشمندان جفت‌های مورچه و کرم را جابه‌جا کردند، این اتحاد صلح‌آمیز به دشمنی مرگبار تبدیل شد و تعادل این رابطه همزیستی از بین رفت.

در ابتدا، مورچه‌های ناآشنا به کرم‌ها بی‌اعتنا بودند و توجهی به آن‌ها نشان نمی‌دادند. اما وقتی مورچه‌ها متوجه عضو ترشح‌کننده شهد در بدن کرم‌ها شدند، کنجکاوی آن‌ها برانگیخته شد.

این کنجکاوی خیلی زود جای خود را به پرخاشگری داد. مورچه‌ها رفتارهای نامنظمی از خود نشان دادند، آرواره‌های خود را باز کردند و شروع به گاز گرفتن لاروها کردند. آنچه که می‌توانست یک اتحاد جدید باشد، به نبردی مرگبار تبدیل شد.

لیما توضیح داد:
“تقریباً تمام کرم‌های ابریشم در این آزمایش کشته شدند. مورچه‌های گونه P. biconstricta حتی با آرواره‌های قدرتمند خود، کرم‌های J. molpe را به چندین تکه تقسیم کردند.”

اهمیت یافتن جفت مناسب

چرا کرم‌های ابریشم به مورچه‌ها وابسته‌اند، وقتی که ممکن است این رابطه تا این حد خطرناک باشد؟

واقعیت این است که حفاظت مورچه‌ها برای بقای کرم‌های ابریشم بسیار حیاتی است. به همین دلیل، پروانه‌های ماده تخم‌های خود را فقط روی گیاهانی قرار می‌دهند که توسط مورچه‌های مناسب اشغال شده باشد.

زندگی لاروهای جوان کاملاً به محافظت مورچه‌ها بستگی دارد، زیرا در غیاب این محافظان، شکارچیان آن‌ها را از بین خواهند برد.

در آینده، دانشمندان قصد دارند بررسی کنند که آیا CHCs همچنین می‌توانند به عنوان یک عامل بازدارنده در برابر سایر دشمنان طبیعی مانند پارازیت‌ها عمل کنند یا خیر.

تکامل روابط میان کرم‌های ابریشم و مورچه‌ها

انحصاری بودن این همکاری میان مورچه‌ها و کرم‌های ابریشم، سؤالات جذابی در مورد منشأ تکاملی این رابطه ایجاد می‌کند.

دانشمندان معتقدند که این روابط احتمالاً طی یک فرآیند هم‌تکاملی طولانی‌مدت شکل گرفته‌اند، جایی که هر دو گونه به تدریج به یکدیگر سازگار شده‌اند.

یک نظریه این است که کرم‌های ابریشم اجدادی، که در برابر شکار آسیب‌پذیر بودند، توانایی ترشح شهد را به عنوان یک استراتژی بقا تکامل دادند. به مرور زمان، آن‌ها سیگنال‌های شیمیایی خود را به گونه‌ای اصلاح کردند که کاملاً با گونه‌های خاصی از مورچه‌ها هماهنگ شود.

از سوی دیگر، مورچه‌ها نیز یاد گرفتند که این کرم‌ها یک منبع غذایی ارزشمند هستند و وابستگی متقابل میان آن‌ها قوی‌تر شد.

این تعاملات تخصصی احتمالاً نتیجه یک تاریخچه طولانی از انتخاب طبیعی بوده است.

کرم‌هایی که نتوانستند ترکیب شیمیایی خود را با مورچه‌های محلی تطبیق دهند، با خطر مرگ بیشتری مواجه شدند، در حالی که آن‌هایی که توانستند سازگار شوند، در یک زیستگاه امن پیشرفت کردند.

مطالعه این اتحادهای باستانی به محققان کمک می‌کند تا الگوهای کلی تکامل حشرات و همزیستی گونه‌ها را کشف کنند و نشان دهند که چگونه همکاری میان گونه‌های مختلف، اکوسیستم‌ها را شکل می‌دهد.

این پژوهش با همکاری دانشگاه سائوپائولو، دانشگاه فدرال ریو گرانده دو سول، و دانشگاه فدرال آلگواس انجام شده است.

نتایج کامل این مطالعه در مجله Insect Science منتشر شده است.