در یک روز گرم اواخر تابستان، اگر در میان درختان بلوط قدم بزنید، برگهایی را میبینید که با کرههای کوچک و منظم پوشیده شدهاند؛ ساختارهایی که «گال» نام دارند. هر گال در واقع یک «اتاق» است که گیاه برای محافظت از نوزاد یک زنبور کوچک ایجاد میکند.
لارو زنبور درون این اتاقک میماند تا زمانی که بلوط دیوارههای آن را کامل بسازد. وقتی برگها میریزند، بسیاری از این گالها روی زمین میافتند. درست در همین زمان است که یک همکاری غیرمنتظره در طبیعت شکل میگیرد.
برخی مورچهها با این گالها مانند دانههایی رفتار میکنند که در ازای انتقال، یک خوراکی کوچک همراه دارند. مورچهها گالها را به لانه میبرند، بخش «خوراکی» را میجوند، اما محفظه داخلی را دستنخورده باقی میگذارند.
پژوهشگران دانشگاه پناستیت و SUNY یک تعامل کاملاً ناشناخته بین گیاه، حشره و حشره دیگر کشف کردهاند.
این رفتار عجیب، دریچهای تازه به جهان طبیعی باز میکند و نشان میدهد چگونه سیگنالها رفتار موجودات را تغییر میدهند، چگونه ارتباطات همزیستی میان گونهها شکل میگیرند، و چگونه جانداران از مسیرهای متفاوت به راهحلهای مشابه میرسند.
داستان هوگو، مورچهها و گالها
در یکی از روزهای تابستان، «هوگو دینز» ۸ ساله هنگام بازی در حیاط خانه، زیر یک کُنده افتاده، تودهای از کرههای ریز شبیه ساچمه دید. او فکر کرد اینها نوعی دانه هستند، چون ظاهرشان همین را نشان میداد.
اما پدرش «اندرو دینز» – استاد حشرهشناسی دانشگاه پناستیت – آنها را فوراً شناخت: گالهای بلوط، رشدهای عجیبی که توسط زنبورهای بسیار کوچک ایجاد میشوند.
آنچه او ابتدا متوجه نشد، این بود که همین گالهای کوچک سرنخ رابطهای پیچیده بین مورچهها، زنبورها و درختان بلوط هستند.
هوگو با هیجان گفت: «فکر کردم دانه هستند و تعجب کردم که مورچهها دانه جمع میکنند. همیشه فکر میکردم مورچهها فقط خوردهریزهای خانه را میبرند.»
او ادامه داد: «وقتی پدرم گفت اینها گال هستند، بیشتر هیجانزده شدم چون او خیلی هیجانزده بود. تعجب کردم که مورچهها گال جمع میکنند؛ چون دلیلش چه میتوانست باشد؟»
این مشاهده ساده قرار بود یک قرن فرضیه علمی درباره تعامل گیاه و حشره را زیر و رو کند.
مریمکوکوری: چگونه مورچهها بذرها را جابهجا میکنند
زیستشناسان واژه مریمکوکوری (Myrmecochory) را برای توصیف یک معامله ساده میان مورچهها و گیاهان به کار میبرند: «پراکنش بذر بهوسیله مورچهها.» بسیاری از بذرها بخش چربیداری به نام «الایوزوم» دارند.
مورچهها بذر را به لانه میبرند، الایوزوم را بهعنوان غذا میخورند، و بذر باقیمانده را در مکانی امن رها میکنند. گیاه انتقال رایگان و محل مناسب جوانهزنی دریافت میکند، مورچهها هم انرژی ارزشمند.
«در مریمکوکوری، مورچهها مقدار کمی تغذیه دریافت میکنند و گیاه بذرهایش را به فضایی دور از خطر منتقل میکند.» – اندرو دینز
پژوهشگران الگوی مشابهی را در گالهای زنبورهای کوچکی به نام Kokkocynips rileyi و Kokkocynips decidua مشاهده کردند. گالهای آنها روی رگبرگ میانی برگهای بلوط قرمز رشد میکند و یک کلاهک کمرنگ دارند.
پژوهشگران این کلاهک را «کاپلو» نامیدند؛ واژهای برگرفته از یونانی به معنای «کلاه». در تصاویر بزرگنماییشده، مشخص بود مورچهها با گرفتن کاپلو، گال را حمل میکنند، در حالی که لارو داخل آن منتظر میماند.
مطالعه روی رفتار مورچهها، گالها و بذرها
تیم دینز یک مطالعه میدانی در جنگلهای ایالت نیویورک انجام داد تا بفهمد آیا مورچهها گالها را مانند دانههای واقعی ارزشگذاری میکنند یا نه. آنها ظروف کوچکی روی زمین گذاشتند که شامل ده دانه خونینبرگ و ده گال K. rileyi بودند.
مورچه معمول پراکننده بذر در آن منطقه، Aphaenogaster picea، سریع ظاهر شد. طی حدود ۹۰ دقیقه، مورچهها گالها را تقریباً با همان سرعتی که دانهها را جابهجا میکردند، برداشتند.
در آزمایشگاه، گروههای کوچکی از مورچهها در پتریدیش قرار گرفتند و همزمان بذرها و گالها در اختیارشان گذاشته شد. پژوهشگران تعداد لمسهای شاخکی، بازرسی با آرواره و دفعات حمل را ثبت کردند.
نتیجه واضح بود: مورچهها تقریباً به هر دو مورد علاقه مشابهی نشان دادند. هنگام حمل گالها، معمولاً کاپلو را میگرفتند؛ درست مانند زمانی که الایوزوم را از بذرها میگیرند.
کدام گالها برای مورچهها جذابتر هستند؟
در یک آزمایش آزمایشگاهی دوم، پژوهشگران سراغ گونه K. decidua رفتند تا منبع واقعی جذابیت را پیدا کنند. در هر ظرف چهار گزینه قرار داده شد: گال سالم، گال بدون کاپلو، کاپلوی جداشده، و گال گونهای دیگر که اصلاً کاپلو تولید نمیکند.
نتایج بسیار روشن بود: مورچهها تقریباً گالهای بدون کاپلو و گالهای کنترل را نادیده گرفتند. اما روی کاپلوی تنها و گالهای سالمی که این کلاهک را داشتند، تمرکز نشان دادند. این رفتار ثابت کرد که جذابیت اصلی در خود کاپلو است.
مورچهها بیش از ظاهر، از شیمی پیروی میکنند. پیشتر مشخص شده بود که الایوزومها حاوی اسیدهای چرب آزاد هستند؛ مولکولهایی مانند اسید اولئیک، پالمیتیک و استئاریک که نقش «سیگنال حمل کن» را بازی میکنند.
در این پژوهش، ترکیب شیمیایی کاپلو، سایر بخشهای گال، و همچنین الایوزومها و بذرهای دو گیاه مورد آزمایش قرار گرفت. تمرکز روی اسیدهای چرب آزاد بود، چون همین مولکولها رفتار شناسایی را تحریک میکنند.
نتایج کروماتوگرافی گازی نشان داد کاپلوها شامل بسیاری از همان اسیدهای چرب موجود در الایوزومها هستند؛ از جمله لوریک، پالمیتیک، اولئیک و استئاریک.
الگوی کلی اسیدهای چرب در کاپلو بسیار شبیه الایوزومها بود و شباهتی به بافت معمولی گال یا بذر نداشت. این همپوشانی شیمیایی توضیح میدهد چرا مورچهها با کاپلو همانطور رفتار میکنند که با الایوزوم.
این فرایند چگونه به زنبورها کمک میکند؟
بررسیهای میکروسکوپی لایه دیگری از این داستان را آشکار کرد. کاپلو و بدنه گال از نظر رنگپذیری متفاوتاند؛ یعنی ترکیب شیمیایی بافتهای آنها یکسان نیست. با بلوغ گال، مرز میان کاپلو و بخش اصلی گال چوبیتر (لینیفیه) میشود.
لگنین این ناحیه را سفت میکند و یک خط شکست طبیعی میسازد، درست مانند الایوزومها که از بذر جدا میشوند. شکل و عملکرد کاملاً همخوان هستند.
مجموع رفتار مورچهها، ساختار شیمیایی و معماری بافتی نشان میدهد این یک نمونه درخشان از تکامل همگرا است. گیاهان الایوزوم را برای جلب مورچهها تکامل دادند. برخی حشرات چوبخوار ساختاری مشابه روی تخم خود ساختند. و حالا روشن شده است زنبورهای گالساز نیز با دستکاری رشد گیاه، کاپلوهایی تولید کردهاند که از همان منطق پیروی میکند.
برخلاف بذرها، زنبور بالغ قادر به پرواز است؛ بنابراین جابهجایی مکانی مزیت اصلی نیست. آنچه زنبورها به دست میآورند محافظت است. لانههای مورچه زیرزمینی، دفاع شیمیایی قوی دارند و با مواد ضدمیکروبی پوشانده میشوند که مورچهها برای سلامت خود تولید میکنند.
گالی که سر از لانه مورچه درمیآورد، از خطر پرندگان، جوندگان و زنبورهای پارازیتوئید که کف جنگل را جستوجو میکنند، دور میماند. همچنین ممکن است از قارچهایی که بیرون گال رشد میکنند، حفظ شود.
مورچهها، گالها، زنبورها و بلوطها
بذرهای پراکندهشده توسط مورچهها بخش کوچکی از تنوع گیاهی را تشکیل میدهند؛ اما گالهای بلوط میتوانند سطح جنگل را فرش کنند. در برخی مناطق حتی از آنها بهعنوان خوراک دام استفاده میشد.
این حجم زیاد گال نشان میدهد که یک شبکه پنهان از «انتقال بهوسیله مورچهها» وجود دارد که فراتر از دانههاست. اگر مورچهها به سیگنالهای شیمیایی خاص پاسخ میدهند، آنگاه هر موجودی – گیاه یا جانور – که بتواند همین مولکولها را در سطح خود تولید کند، میتواند وارد این شبکه انتقال شود.
این تعامل سهجانبه – بلوطها، زنبورها و مورچهها – ممکن است زیستگاههای خرد را به شیوههایی تغییر دهد که معمولاً به آن توجه نمیکنیم.
انتقال گالها به زیرزمین مسیر حرکت مواد مغذی و عوامل بیماریزا را تغییر میدهد؛ همچنین تعیین میکند شکارچیان ریز و انگلها کجا به دنبال طعمه بگردند. حتی تعامل میکروبها با بافت گیاه را نیز جابهجا میکند.
این تغییرات با سیگنالهای شیمیایی هدایت میشوند، و یک کلاهک کوچک اما درستساختار کافی است تا این چرخه بزرگ به حرکت درآید.
این فرایند شگفتانگیز همیشه در طبیعت وجود داشته، در برابر چشم ما، اما کنجکاوی یک پسر ۸ ساله لازم بود تا آن را آشکار کند و کتابهای علمی را برای همیشه تغییر دهد.
نتایج کامل این پژوهش در نشریه American Naturalist منتشر شده است.
جمعبندی: تعامل شگفتانگیز مورچهها، زنبورها و بلوطها
آنچه از این پژوهش حاصل شد، تصویری کاملاً نو از رابطه میان سه موجود متفاوت است. گالی که توسط زنبور ساخته میشود، بهوسیله ترکیبات شیمیایی موجود در کاپلو، مورچهها را تحریک میکند تا آن را حمل کنند. این رفتار مزایای حفاظتی قابلتوجهی برای لارو زنبور فراهم میکند و همزمان نشان میدهد شبکههای شیمیایی در طبیعت تا چه اندازه میتوانند پیچیده، ظریف و پیشبینینشده باشند.
این پژوهش نهتنها یک مکانیسم ناشناخته را روشن کرد، بلکه اهمیت سیگنالهای شیمیایی در شکلگیری تعاملات اکولوژیک را نیز برجسته ساخت. کشفی که با دقت یک کودک ۸ ساله آغاز شد، امروز بخشی از منابع علمی معتبر شده است.
