Некоторые муравьи производят скрытый арсенал пептидов, содержащих яд

Фото из открытых источников

Энтомологи обнаружили, что муравьи-древоточцы — крупнейший род в подсемействе безжальных муравьев Formicinae — вырабатывают десятки ранее неизвестных ядовитых пептидов с противогрибковыми свойствами, опровергая давнее предположение о том, что муравьи-формицины используют для защиты только муравьиную кислоту. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Advances.

Муравьи подсемейства Formicinae — одна из самых разнообразных и экологически успешных групп муравьев — наиболее известны своими ядами, богатыми муравьиной кислотой, которая может составлять до 70% их химического спрея.

В отличие от многих других муравьев, у муравьев подсемейства Formicinae отсутствует жало. Вместо этого они выделяют яд через отверстие на кончике брюшка, известное как ацидопор, что позволяет им наносить его на врагов, распылять на расстоянии или наносить на раны, нанесенные укусом.

Учёные давно знают, что эти яды служат не только для нападения и защиты. Муравьи-формицины распространяют яд по своим выводкам и гнездам в качестве внешней иммунной защиты, поглощают его для подкисления кишечника и формирования микробных сообществ, а также используют его для подачи сигналов тревоги и привлечения новых особей.

Поскольку в составе яда преобладает муравьиная кислота, исследователи, как правило, предполагали, что именно она отвечает за большинство этих функций.

Однако отдельные результаты более ранних исследований указывали на то, что яды могут также содержать пептидные соединения, которые никогда не были тщательно изучены.

«Мы исследовали публикацию, вышедшую несколько десятилетий назад и при жизни остававшуюся практически незамеченной», — сказал профессор Тимо Нидермайер из Свободного университета Берлина. «В статье упоминалось, что эти яды также содержат пептидные соединения. Мы исследовали яды восьми географически отдаленных видов муравьев-древоточцев и обнаружили 35 пептидов, или формицитоксинов, принадлежащих к двум семействам генов».

Специфический состав формицитоксинов варьировался от вида к виду, но их присутствие было широко распространено.

Это означает, что яд муравьев-древоточцев значительно сложнее, чем предполагалось ранее.

В своем исследовании ученые объединили методы из областей биологии, химии и фармации.

Используя протеотранскриптомный подход, они применили данные о белках и РНК, полученные из яда муравья-древоточца и связанных с ним тканей, для идентификации отдельных пептидов, а также их генетических последовательностей.

Они также проводили химический анализ, выполняли исследования биологической активности и синтезировали формицитоксины в лаборатории.

По словам ученых, обнаруженные ими пептиды, вероятно, помогают поддерживать гигиену внутри муравейника.

Муравьи распространяют свой яд на расплод и область вокруг гнезда, что позволило команде предположить, что формицитоксины усиливают внешнюю иммунную защиту, которая сохраняется и после того, как непосредственное антимикробное действие муравьиной кислоты ослабевает.

«Некоторые из этих пептидов демонстрируют замечательные противогрибковые свойства», — сказал Саймон Трагуст из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге. «Это особенно интересно, если учесть угрозу, которую представляют микробы и патогены окружающей среды для социальных сообществ, таких как муравьи, а также возросшую угрозу микробной устойчивости для благополучия человека. Подсемейство Formicinae включает более 3700 видов, что открывает огромные возможности для открытия новых биологически активных веществ».