Vroeg en vaak onkruid wieden’ is de sleutel tot een productieve tuin. Interessant genoeg zijn bepaalde mierensoorten ook fervente tuiniers, een gewoonte die ze in 50 miljoen jaar hebben verfijnd. Ook zij wieden hun ondergrondse schimmeltuinen, maar hoe ze weten wat ze moeten wieden was tot nu toe een mysterie. Een multidisciplinair team van wetenschappers heeft onderzocht hoe mieren de goede schimmel van de slechte onderscheiden.
Mensen vertrouwen op zicht om ongewenste tuinbewoners op te merken, maar mieren kweken schimmel onder de grond in het donker en moeten andere manieren hebben om ze te vinden. Een team onder leiding van dr. Jonathan Klassen van de Universiteit van Connecticut en dr. Marcy Balunas van de Universiteit van Michigan hebben ontdekt dat mieren zieke schimmels opsporen door chemische stoffen te detecteren die peptaibolen worden genoemd.
Mieren kweken schimmel onder de grond
Het team richtte zich op de miersoort Trachymyrmex septentrionalis, wiens leefgebied het ecosysteem volgt van Long Island, helemaal in het zuiden van de Verenigde Staten, tot Oost-Texas. Trachymyrmex mieren kweken hun schimmel onder de grond en voeden deze met verse organische detritus (organisch afval). De schimmel werkt bijna als een extern darmkanaal voor de mierenkolonie; de schimmel groeit omhoog en rond het verse voedsel dat er in honingraatvormen op wordt gelegd, produceert het verteerd voedsel voor de mieren. Vervolgens scheidt het afval uit.
Schimmelinfectie in de mierennesten
Katie Kyle, mede-eerste auteur van het artikel, infecteerde mierennesten experimenteel met een natuurlijk voorkomende, ziekte veroorzakende schimmel (Trichoderma) die de tuinen van de mieren besmet. Ze ontdekte dat de mieren overuren begonnen te maken om de schimmelinfectie uit de nesten te verwijderen, waardoor hun afvalproductie toenam.
Onderzoek van de schimmelinfectie
Tijdens de winter, terwijl de mieren in winterslaap waren, analyseerde het team de schimmelbiomen van verschillende mierennesten die op verschillende locaties waren verzameld en vond Trichoderma in al deze nesten.
Mede-auteur dr. Sara Puckett, bereidde extracten van Trichoderma met de organische verbindingen van de schimmel. Hiermee wou ze bepalen of het wieden werd veroorzaakt door een of meer van deze verbindingen of gewoon door de aanwezigheid van de cellen van de ziekteverwekker. “We waren benieuwd of de mieren wieden vanwege stoffen die door de infecterende schimmel worden geproduceerd”, aldus Balunas.
Uitzinnige wiedactiviteiten
Het team ontdekte dat het Trichoderma-extract, wanneer het werd aangebracht op de schimmeltuin, de mieren aanzette tot uitzinnige wiedactiviteiten, net zoals echte Trichoderma-infecties dat deden.
In samenwerking met wetenschappers van de Universiteit van Californië, San Diego en de Universiteit van North Carolina, Greensboro, ontdekten ze dat de nesten peptaibolen bevatten, een familie van verbindingen waarvan bekend is dat ze door Trichoderma worden geproduceerd. Het bleek echter een grotere uitdaging om te achterhalen welke specifieke peptaibolen de oorzaak waren van het wieden van mieren. Dit komt omdat deze extracten veel verbindingen bevatten. De onderzoekers testten pure peptaibolen, waaronder twee nieuwe verbindingen genaamd trichokindinen VIII en IX.
Het bleek dat alle geteste peptaibolen op een bepaalde manier onkruid wieden veroorzaakten. Dit is een een bevinding die impliceert dat het misschien niet om één bepaald peptaibool gaat, maar dat het hele peptaibolenpakket de mieren kan aanzetten tot onkruid wieden in hun tuin. Balunas:
“Dit pakket Trichoderma-verbindingen dat mierengedrag induceert, staat in contrast met veel andere natuurlijke producten waarvan de activiteit vaak kan worden toegeschreven aan één verbinding.”
Our busy colony of leafcutter ants is starting a new mass of fungus! Fave building materials? This colony—approx. 20,000 ants—is particularly fond of rose, blackberry, ginger, trumpet vine, & grapes. 🐜 🍃🐜 🍃🐜 Video by Tim Wong. pic.twitter.com/FcfMr5KTpt
— California Academy of Sciences (@calacademy) January 11, 2018
Wat de mieren waarnemen
Hoewel hun gegevens peptaibolen als signaal om onkruid te wieden ondersteunen, is het niet duidelijk wat de mieren precies waarnemen. Het kan zijn dat de binnendringende Trichoderma schimmel de peptaibolen produceert. En dat de mieren deze detecteren en vervolgens starten met wieden, aldus de onderzoekers. Of misschien nemen de mieren een secundaire reactie waar van hun schimmeltuin zelf. De volgende stap is om die details van de communicatie tussen mieren en schimmels uit te zoeken, zegt Klassen.
Klassen gaat verder:
“Misschien geeft de schimmel het signaal ‘Ik ben ziek’. Misschien detecteert de schimmel de peptaibolen. We moeten de signaalketen verder uitwerken.”
Verdedigen van symbiotische partner
De bevindingen benadrukken een van de weinige bekende systemen waarbij een dier reageert op een ziekte van zijn nuttige symbiotische partner in plaats van op een ziekte van zijn eigen lichaam. Dit is een fenomeen dat Balunas en Klassen een verlengde verdedigingsreactie noemen, welke ze graag verder uitdiepen.
Bron:
©AnimalsToday.nl Aurora van de Loo
