Тайны осиного гнезда. Причудливый мир самых недооцененных насекомых

В наше время ежегодно производится более 100 000 тонн антибиотиков для использования в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и здравоохранении, и теперь мы сталкиваемся с проблемой эволюции бактерий, которые приобретают устойчивость к наиболее распространенным антибиотикам. Мы нередко забываем, что антибиотические продукты микробов и грибков представляют собой естественное явление: живые организмы вырабатывают их наряду с другими полезными биологически активными агентами, такими как противогрибковые, противовирусные соединения и иммунодепрессанты, для борьбы с другими микроорганизмами, с которыми они вступают в контакт. Как и любые другие живые организмы, микроскопические бактерии эволюционируют в ответ на изменения в окружающей среде, чтобы максимально к ней приспособиться. Случайные генетические мутации дают новым штаммам бактерий способность противостоять токсичности антибиотиков. Эти мутантные варианты выживают и превращаются в доминирующий генотип в популяции. Мы бы лучше могли прогнозировать устойчивость бактерий к антибиотикам и контролировать ее, если бы больше понимали экологию и эволюцию антибиотиков.

Пчелиные волки внесли удивительный вклад в наше понимание этого вопроса. Осы-матери вводят своему спеленатому потомству антибиотики из собственных антенн. На самках пчелиного волка живут бактерии Streptomyces

, которые под микроскопом выглядят как нити хаотичного длинноворсового ковра. Важно отметить, что именно один из видов рода Streptomyces (Streptomyces griseus

) вырабатывает антибиотик стрептомицин – второй по полезности в медицине, открытый после пенициллина в 1942 году. В наше время из Streptomyces получают 80 % лекарственных антибиотиков.

Чему может научить нас пчелиный волк, если говорить об этих микробах, важных с точки зрения медицины? Мама – пчелиный волк выделяет бактерии Streptomyces

из отверстий желез между сегментами антенн и оставляет их на стенках кокона своего потомства в виде беловатых масс. Первоначально считалось, что эти отметки служат ориентирами для выводящейся осы, помогая ей найти выход из своей детской. Но их роль гораздо внушительнее: эти полезные бактерии убивают любые грибы внутри кокона. Личинка прилежно размазывает отложенные матерью бактерии по всей детской (как любой малыш). Если личинка окажется самкой, она приютит эти бактерии в качестве пожизненных компаньонов; благодаря этому у нее, как и у ее мамы, будет все необходимое, чтобы уберечь свое потомство от грибков.

Этот хитроумный эволюционный механизм (известный как вертикальная передача) гарантирует, что бактерии остаются тесно связанными со своим хозяином из поколения в поколение. Так продолжалось 68 миллионов лет: эволюция не упускает хорошие инновации. Бактерии также выигрывают – они получают эксклюзивные бактериальные права на собственный дом (выводковую ячейку), где могут вволю размножаться, дальше личинка даром подвозит их до следующего поколения ос, а еще они получают пользу от пчелиного волка в плане питания. У самцов пчелиного волка нет полостей желез, в которых селятся бактерии, поэтому они расстаются с дружественными бактериями матери, когда покидают кокон, превратившись во взрослое насекомое. Это хороший пример того, как эволюция обеспечивает возможности для заботы о новом поколении в зависимости от пола: мамам-осам бактерии нужны, поскольку вся забота о потомстве лежит на них, а папы – это всего лишь летающая сперма: после спаривания их жизнь становится бесполезной, поэтому для самцов развивать такой инструментарий нет смысла.

С момента открытия этой взаимосвязи в 2005 году исследователи обнаружили те же самые коэволюционные взаимосвязи у всех 25 изученных видов Philanthus

, но не у близких родственников пчелиных волков (вроде Clypeadon и некоторых Cerceris), которые не охотятся на пчел. Судя по всему, их эволюцию направляли пчелы, лакомые как для ос, так и для грибков. Взаимоотношения между бактериями и насекомыми неоднократно описаны у целого ряда насекомых, но до этого неожиданного открытия у пчелиных волков, единственными перепончатокрылыми, у которых были известны подобные замечательные отношения, оставались суперорганизмы муравьев-листорезов. Скромная одиночная оса постепенно начала завоевывать сцену в качестве модельного организма для понимания экологии и эволюции антибиотиков.