در قلب جنگل‌های آمریکای مرکزی و جنوبی، دو گونه رقیب از مورچه‌ها درگیر رقابتی تکاملی و شگفت‌انگیز هستند. نبرد میان مورچه‌های برگ‌بُر غول‌پیکر (Atta cephalotes) و همتایان خاردارشان (Acromyrmex echinatior) هر دو گونه را برانگیخته است تا زره‌های زیستی منحصربه‌فردی تکامل دهند و این حشرات ریز را به جنگجویانی بسیار تخصص‌یافته بدل کنند.
پوشش سفیدرنگ مشاهده‌شده، زره منیزیمی Acromyrmex echinatior است
مورچه‌های برگ‌بُر که به توانایی پُرکارانه‌شان در لخت‌کردن درختان از برگ شهرت دارند، با نوع خاصی از قارچ رابطه‌ای همزیستانه دارند و آن را در اتاقک‌های زیرزمینی پرورش می‌دهند. این قارچ تنها منبع غذایی آن‌هاست و برای زنده نگه‌داشتنش، مورچه‌های برگ‌بُر باید پیوسته پوشش گیاهی تازه گردآوری کنند. جست‌وجوی برگ‌ها اغلب آن‌ها را به درگیری‌های قلمرویی با گونه‌های دیگر مورچه، به‌ویژه مورچه‌های برگ‌بُر رقیب، می‌کشاند.
برخورد جسم بی‌حرکت با نیروی توقف‌ناپذیر
در رأس این سلسله‌مراتب، مورچه‌های برگ‌بُر غول‌پیکر (Atta cephalotes) نه‌تنها به‌خاطر جثه بسیار بزرگشان، بلکه به‌خاطر جنگ‌افزار شگفت‌انگیزشان نیز برجسته‌اند. آرواره‌های آن‌ها با روی پوشیده شده و تیغه‌هایی به تیزی تیغ پدید آورده است که آن‌قدر نیرومندند که می‌توانند پوشش گیاهی و بدن مورچه‌های رقیب را ببرند. این آرواره‌های آغشته به فلز در نبردها برتری چشمگیری به آن‌ها می‌دهند و اجازه می‌دهند به‌آسانی هم گیاه و هم گوشت را بشکافند.
بااین‌حال، مورچه‌های برگ‌بُر خاردار (Acromyrmex echinatior) از قافله عقب نمانده‌اند. این مورچه‌ها در واکنش به تهدید فزاینده آرواره‌های فلزی مورچه‌های برگ‌بُر غول‌پیکر، سازوکاری دفاعی و طبیعی تکامل داده‌اند: لایه نازکی از زره که اسکلت بیرونی‌شان را می‌پوشاند و بدن آن‌ها را به‌طور چشمگیری سخت‌تر می‌کند و سپری محافظ در برابر حملات فیزیکی و عفونت‌های ناشی از قارچ‌های بیماری‌زا فراهم می‌آورد.
پژوهش تازه‌ای که در Nature Communications منتشر شده، به بررسی ویژگی‌های شگفت‌انگیز این زره می‌پردازد. پژوهشگران با استفاده از روش‌های تصویربرداری پیشرفته، مانند پراش پرتو ایکس و میکروسکوپی الکترونی، دریافتند که بلورهای کلسیت غنی از منیزیم به‌طور محکمی با اپی‌کوتیکول مورچه یکپارچه شده‌اند و مانعی نیرومند ایجاد می‌کنند.
زرهی زنده
اما این فقط دفاعی منفعلانه نیست. با رشد مورچه‌ها، زره غنی از منیزیم به‌طور فعال سخت‌تر می‌شود؛ فرایندی که پژوهشگران با آزمایش‌های پرورش زنده تأیید کردند. هرچه مورچه‌ها رشد می‌کنند، لایه زیست‌معدنی ضخیم‌تر می‌شود و توانایی آن‌ها را برای زنده ماندن در رویارویی‌های تهاجمی با گونه‌های دیگر مورچه، از جمله رقیبان آرواره‌فلزی‌شان، افزایش می‌دهد. آزمون‌های نانوفروروی که برای اندازه‌گیری سختی در مقیاس میکروسکوپی به کار می‌روند، نشان دادند که لایه زیست‌معدنی استحکام اسکلت بیرونی را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهد و به مورچه‌های برگ‌بُر خاردار در دنیای خصمانه‌شان برتری رقابتی می‌بخشد.
پیامدهای این کشف فراتر از میدان‌های نبرد کف جنگل است. وجود کلسیت پرمنیزیم در حشرات یافته‌ای بی‌سابقه است. تا امروز تصور می‌شد چنین کانی‌سازی‌ای در حشرات وجود ندارد، با وجود آنکه در جانوران دیگری مانند توتیاهای دریایی و نرم‌تنان رایج است. این کشف می‌تواند درک دانشمندان از زیست‌معدنی‌شدن در حشرات را دگرگون کند و نشان می‌دهد که ساختارهای کربنات کلسیم غنی‌شده با منیزیم ممکن است در طبیعت گسترده‌تر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، باشند.
در چشم‌انداز بزرگ تکامل، داستان مورچه‌های برگ‌بُر گواهی بر سازگاری طبیعت است. این مورچه‌ها دفاع‌های پیچیده‌ای پدید آورده‌اند که نه‌تنها بقایشان را تضمین می‌کند، بلکه مرزهای آنچه را در فیزیولوژی حشرات ممکن پنداشته می‌شد، گسترش می‌دهد.
درحالی‌که این دو گونه برای چیرگی بر زیستگاه مشترکشان رقابت می‌کنند، این پرسش همچنان مطرح است: این رقابت تسلیحاتی تا کجا پیش خواهد رفت؟ فعلاً مورچه‌های برگ‌بُر خاردار سپری ساخته‌اند که با شمشیر غول‌ها برابری می‌کند، اما در جهان پیوسته در حال تحول طبیعت، دستاورد بعدی ممکن است همین نزدیکی باشد.
مطالعه بیشتر
Birkenfeld V, Gorb SN, Krings W. ترکیب عنصری و ویژگی‌های مکانیکی آرواره‌های مورچه برگ‌بُر از کاست‌های متمایز Atta laevigata (Attini; Formicidae). Interface Focus. 12 آوریل 2024;14(2):20230048. doi: 10.1098/rsfs.2023.0048. PMID: 38618230; PMCID: PMC11008964.
Li H, Sun CY, Fang Y, Carlson CM, Xu H, Ješovnik A, Sosa-Calvo J, Zarnowski R, Bechtel HA, Fournelle JH, Andes DR, Schultz TR, Gilbert PUPA, Currie CR. زره زیست‌معدنی در مورچه‌های برگ‌بُر. Nat Commun. 24 نوامبر 2020;11(1):5792. doi: 10.1038/s41467-020-19566-3. PMID: 33235196; PMCID: PMC7686325.
Schofield, R.M.S., Bailey, J., Coon, J.J. et al. جایگزین همگن زیست‌معدنی‌شدن: مواد غنی از Zn و Mn امکان ایجاد «ابزارهای» تیز زیستی را فراهم می‌کنند که نیروی موردنیاز را کاهش می‌دهند. Sci Rep 11, 17481 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-021-91795-y
Iاگر مایلید از این وبلاگ حمایت کنید و به لوازم مورچه علاقه دارید، برای تهیه همه نیازهای مورچه‌تان (اگر در کانادا هستید) به https://canada-ant-colony.com سر بزنید