Mrówki, które zostały rolnikami. Znacznie wcześniej niż ludzie

Są niewielkiego wzrostu, każdy ma sześć nóg i długie czułki. To nie science fiction. To społeczność mrówek Attini. Całe ich życie podporządkowane jest uprawie gigantycznego grzyba, który służy im za pokarm. Ta mrówcza specjalizacja rolnicza, dzięki której zyskały przydomek grzybiarek, powstała aż 50–60 mln lat temu.

Trudne początki

Przyszła królowa zabiera fragment grzybni (rodzina Lepiotaceae) z macierzystego mrowiska i leci w nieznane, by utworzyć własną kolonię. Tuż po locie godowym zrzuca skrzydła – nie będą jej już potrzebne. Resztę życia spędzi pod ziemią. Budowę przyszłego domu zaczyna od wykopania niewielkiego tunelu i komory, w których zamyka się od wewnątrz. Tu w ciemnościach zakłada hodowlę grzyba, wypluwając przyniesiony fragment grzybni, a po kilku dniach składa pierwsze jaja. To okres krytyczny dla sukcesu przedsięwzięcia.

Królowa utrzymuje się przy życiu tylko dzięki katabolizmowi (rozkładowi) bezużytecznych już mięśni skrzydeł oraz nagromadzonych wcześniej zapasów tłuszczu, zjada też większość składanych przez siebie jaj. Od tej chwili będzie już tylko maszyną do produkowania potomstwa, które stopniowo przejmie rolnicze obowiązki matki. Przez następne lata kolonia rozrasta się dynamicznie, aż do osiągnięcia dojrzałości, którą u grzybiarek mierzy się liczbą mieszkańców: nawet 8 mln osobników. To gigantyczne mrowie owadów zajmuje pod ziemią objętość niedużego pokoju (ok. 20 m3).

Ta praca się opłaca

W hodowlę rodzinnego grzyba zaangażowane jest całe mrowisko. Robotnice wędrują w górę drzew rosnących nawet 100 m od gniazda, by dostać się do najmłodszych listków. (W ciągu roku na wykarmienie grzyba zużywają 800–4500 m2 roślinności). Po wycięciu fragmentu schodzą z pnia, kołysząc przy każdym kroku trzymanym w żuwaczkach liściem. Na ziemi tworzą żywą dwukierunkową autostradę tragarzy biegnącą pokrętych mostach z korzeni i gałązek. Gdy robotnica przytaszczy liść do gniazda, wpada on na „linię produkcyjną” prowadzoną przez kolejne kasty robotnic. Materiał jest szatkowany na 1–2-milimetrowe fragmenty, zgniatany i formowany w kulki. Tak przygotowany pokarm zostaje ułożony na grzybie, a ten zeń korzysta.

Mrówki dbają też o zdrowie swojej uprawy. Najmniejsze robotnice, o szerokości głów mniejszej niż milimetr, krzątają się między strzępkami grzybni, nieustannie opukując je czułkami i liżąc.

Skąd to zacięcie mrówek do rolnictwa? Dobrze utrzymany grzyb zaspokaja pokarmowe zapotrzebowanie grzybiarek na węglowodany i białka (u innych gatunków mrówek białko pozyskuje się z ciał upolowanych zwierząt). Naukowcy zastanawiali się też, jak to możliwe, że owady te świetnie funkcjonują bez dodatkowej suplementacji azotem, który jest niezbędnym składnikiem ich diety. Zwłaszcza że młode liście, jakimi mrówki żywią grzyba, mają azotu bardzo mało, grzyb powinien więc być ubogi w ten pierwiastek.
Po skomplikowanych badaniach okazało się, że i na to znalazła się metoda. Strzępki grzybni zamieszkiwane są przez bakterie azotowe. A one, podobnie jak u roślin motylkowych, wiążą azot atmosferyczny. Dzięki temu mrówki otrzymują azotu dokładnie tyle, ile im potrzeba.

Kwas na wroga

Wraz z cennym grzybem grzybiarki niestety przenoszą też pasożytniczego grzyba z rodzaju Escovopsis. To wysoce wyspecjalizowany patogen występujący wyłącznie w ogrodach grzybiarek. Czyha na sprzyjające warunki do rozwoju, a jego atak powoduje zagładę kolonii. Mrówki jednak potrafią się przed nim bronić. Pierwszą linią obrony jest zakwaszenie otoczenia kwasem mrówkowym. Po rozprzestrzenieniu substancji pH mrowiska z obojętnego (pH 7–8) spada do poziomu lekko kwaśnego 5. Drugą linię stanowi symbiont, bakteria (Pseudonocardia), która zamieszkuje pancerzyk owadów w okolicach „klatki piersiowej” i jest przekazywana przez królową potomstwu. Produkowany przez bakterię antybiotyk zwalcza patogeny. Choroba może do mrowiska zostać przywleczona wraz z liśćmi. Dlatego mrówki starannie je dobierają, często pozostawiają wycięte już fragmenty, pewnie gdy dostrzegą na nich zanieczyszczenia mikrobiologiczne. Jeśli mimo to wprowadzony zostanie do gniazda niedobry materiał, np. spryskany pestycydem, mrówki, badając reakcję grzyba, uczą się odrzucać liście zebrane na niekorzystnym obszarze.

Mrówki muszą też dbać o poziom CO2 w gnieździe, a wyczuwają go za pomocą receptorów na czułkach. Gdy stężenie wzrasta, rozbudowują gniazdo, gwarantując dopływ świeżego powietrza.

Co się dzieje, gdy wszystkie linie obrony zawiodą? Mrówki opuszczają gniazdo, unosząc jaja, poczwarki i czysty fragment grzyba. A jeśli cały grzyb ulegnie skażeniu? W warunkach laboratoryjnych obserwuje się kradzieże grzyba. Naukowcy sądzą, że jest to prawdopodobne również w przyrodzie. Okazuje się, że grzybiarki z jednej kolonii mogą przeprowadzić rajd rabunkowy na inną, wynosząc z niej fragment grzybni.