Истории|Материалы

Счастливый фермер

Даже некоторые одноклеточные животные — почвенные амебы Dictyostelium discoideum — в состоянии организовать эффективное сельское хозяйство.

Описание

Dictyostelium discoideum (диктиостелиум) — клеточный слизевик, относящийся к типу Mycetozoa (миксомицеты). Большую часть времени существует в виде одиночных почвенных амеб. При определенных условиях такие амебы способны группироваться в единый подвижный организм. Диктиостелиум делится на три «пола», каждый из которых может спариваться с любым из двух других. Распространен в смешанных и широколиственных лесах умеренного пояса. Обитает в почве и подстилке.

История изучения

Диктиостелиум был описан в 1935 году. Обладает простым строением, коротким жизненным циклом и легко выращивается в лабораторных условиях, при этом достаточно схож с многоклеточными животными по выявленному набору генов и внутриклеточных сигнальных путей. По всем этим причинам он стал одним из важных модельных организмов в биологии.

Миграция

Диктиостелиум питается бактериями. Когда пища заканчивается, амебы собираются вместе и формируют так называемую слизевую плесень — многоклеточный организм длиной до 1 см. В этом состоянии колония перебирается на новое место, образовывает плодовое тело и разбрасывает споры, из которых появляются новые одиночные амебы.

Альтруизм

В результате изучения процесса формирования из отдельных амеб многоклеточного организма (слизевой плесени) было обнаружено, что диктиостелиуму свойственно социальное поведение. Однокле­точные организмы, образующие ножку плодового тела, фактически жертвуют собой ради других амеб, у которых появляется возможность продолжить род.

Сельское хозяйство

Ученые из американского Университета Райса обнаружили, что перед миграцией некоторые амебы не съедают все доступные бактерии, а берут часть из них с собой. Дальнейшие исследования показали, что диктиостелиум выпускает бактерии на новом месте, дожидается, пока они размножатся, и только после этого «собирает урожай».

Эксперименты

Заметив, что иногда в плодовом теле диктиостелиума вместе со спорами находятся и бактерии, ученые переместили несколько экземпляров в стерильные чашки Петри. Через два дня в некоторых из них появились колонии бактерий. Это означало, что амебы-фермеры «высадили» перенесенные бактерии и позволили им размножаться. Ученые уничтожили бактерии с помощью антибиотиков, а амеб перенесли на новые участки, заселенные другими бактериями. Некоторые клоны диктиостелиума начали взаимодействовать с микроорганизмами — то есть не только питаться ими, но и включать часть из них в плодовые тела для дальнейшего переноса на новое место.

Дикие и домашние

В ходе экспериментов стало ясно, что способностями к сельскому хозяйству обладают не все предста­вители диктиостелиума. Амебы, которых из поколения в поколение выращивают в лабораторных условиях, к этой деятельности не склонны. Пере­носить бактерии с места на место умеют только около трети клонов, живущих и размножающихся в природе.

Кочевые и оседлые

Поскольку колониям амеб с бактериями не нужно искать места, населенные большим количеством бактерий, они перемещаются на гораздо меньшее расстояние. Данный факт позволяет ученым проводить параллели с историей человечества: переход от охоты и собирательства к земледелию и животноводству сопровождался и сменой кочевого образа жизни на оседлый.

Недостатки сельского хозяйства

Фермерство не всегда является выгодным занятием. В богатых бактериями местах выигрывают те амебы, которые перемещаются с одного участка на другой налегке. Они дают более много­численное потомство, поскольку им не приходится ограничивать себя в еде. Зато амебы-фермеры лучше выживают там, где пищи изначально не хватает.

Другие животные-фермеры

Рыбы-ласточки Stegastes nigricans, которые встречаются между Индийским и Тихим океанами и в тропическом поясе Атланти­ческого, выращивают для себя особый вид водорослей — красные водоросли рода полисифония. Они защищают свои посевы от других океанских потребителей растительной пищи и очищают поля от посторонних водорослей. В результате красные водоросли, которыми питаются рыбы-ласточки, растут только на возделываемых ими полях.

Морская улитка Littoraria irrorata, обитающая на Атлантическом побережье Северной Америки, занимается разведением питательного грибка. Улитки специально повреждают стебли растений, делая их таким образом уязвимыми для заражения.

Термиты подсемейства Macrotermitinae занимаются разведением грибов определенного вида — Termi­to­­myces, который растет только в термитниках, на грядках из материала, пропущенного через кишечник термитов.

Муравьи-листорезы Acromyrmex тоже выращивают грибную культуру — в подземных камерах, на переработанных зеленых листьях. Для защиты посевов от паразитов муравьи используют бактерии Pseudonocardia, которые выделяют антибиотик.

Некоторые жуки из подсемейства Scolytinae и Platypodinae разводят в деревьях «грибные сады»: рассеивают в них споры грибка, который питается древесиной. Впоследствии этот грибок становится пищей для личинок жуков.

editor-chanel