"Вы то, что вы едите": ожирение заложено эволюцией. Открытие ученых на примере муравьев

Попытайтесь представить миллионы муравьев-листорезов, перемещающихся колонной по тропическому лесу. Движимые жаждой, непонятной людям, они внезапно начали подниматься по стволу высокого дерева… Откуда они знают, какие листья им следует обрезать для своего муравейника? Кстати, муравьи листья не едят. Они питаются грибами. О новом открытии ученых на примере муравьев расскажем ниже.

Мнение изыскателей

Специалисты из Смитсоновского университета тропических изысканий (STRI) в Панаме и Копенгагенского института (UCPH) в Дании утверждают, что выбор муравьев в отношении пищи, которую они приносят в свои муравейники, обусловлен тем, что они питаются грибами. Исследователи недавно опубликовали новые доказательства этому в журнале Nature Ecology and Evolution.

Они заявили, что многие растения во влажных тропиках становятся все более зависимыми от муравьев в получении грибов в виде партнеров по симбиозу. Когда переселенцы прибыли в Америку, они научились у местного населения сажать кукурузу вместе с уснувшей рыбой в качестве удобрения. «Сравните эту технологию с огромным полем, где выращивают кукурузу в промышленных масштабах и вносят жидкие удобрения, - говорят ученые. - Такое современное поле производит больше кукурузы, но также требует применения определенных питательных субстанций в больших количествах».

Что говорит Джонатан Шик

«Это то, что мы наблюдаем по мере эволюционирования этих муравьев, - заявляет Джонатан Шик, штатный сотрудник лаборатории Билла Висло, доцент в UCPH. – Муравьи аттины создали промышленные фермы колоссальных размеров. Они имеют огромные колонии с миллионами рабочих. Но у них нет культуры, а мозг их крохотный. Поэтому возникает вопрос: откуда им известно, что требуется для того, чтобы получить богатый урожай?»

Дикие растения впервые были одомашнены человеком 10 000 лет назад. Муравьи аттины являются более опытными фермерами, чем люди: они впервые одомашнили грибы примерно 60 млн лет назад. В настоящее время более чем 250 видов муравьев этой группы демонстрируют удивительное многообразие методик ведения сельского хозяйства. Все этапы эволюции одомашнивания муравьями растительных культур можно обнаружить в Панаме на единственном участке площадью 20 м², где находится подстилка из листьев тропических деревьев.

«Даже самые примитивные виды аттинов умеют перемещаться в замысловатой лесной среде, - утверждает Шик. – Они проползают мимо огромного количества ресурсов только для того, чтобы найти маленький кусочек экскрементов насекомого и подобрать его. Они транспортируют его в свое гнездо и применяют для культивирования грибов».

Причина возникновения эпидемии ожирения

Теория Дарвина гласит: «Вы то, чем вы питаетесь». Она указывает на важность выбора рациона и компромиссов, которые связаны с принятием таких решений. «Одной из причин, которая повлияла на возникновение эпидемии ожирения среди людей, является то, что человек всегда пытается потребить как можно больше углеводов, - говорит Шик. – Мы не в состоянии контролировать себя, когда вокруг нас находится большое количество сахаров и жиров. Но альтернативная идея, именуемая «гипотезой применения протеина», заключается в том, что у человека имеется цель в потреблении белка. Ведь наши предки эволюционировали, получая протеин в намного больших количествах, чем мы сегодня. Мы постоянно едим углеводы, потому что нам не хватает белка. И мы завершаем трапезу лишь тогда, когда насыщаемся протеином. Муравьи тоже весьма чувствительны к объему получаемого белка».

Эксперименты ученых

Шик и его команда провели эксперименты, с помощью которых попытались выяснить, трансформировалась ли способность муравьев удовлетворять свои потребности по мере эволюционирования их умений выращивания грибов. Сперва изыскатели отправили пару десятков аттинов в коробку, а затем поместили туда чашки Петри с разными сортами грибов из их колоний. Как ученые и думали, высокоразвитые муравьи владели весьма специфическими пищевыми потребностями.

Затем Шик и его коллеги попробовали определить, какой гриб муравьи чаще всего едят. Они разбили лагерь на лесной подстилке, собирали пинцетом продукты, которые разные виды муравьев тащили в свои муравейники. Таким образом изыскатели стремились выяснить питательную ценность пищи, которую потребляли насекомые.

«Для молодого исследователя из Панамы это был потрясающий опыт, - заявил соавтор изыскания Эрнесто Гомес. – Количество сведений, полученных об этих видах муравьев, когда мы более 100 часов пролежали на лесной подстилке, беспрецедентно. Еще одним сюрпризом стало появление плодового тела гриба, споры которого мы извлекли из гнезда примитивных муравьев. Оно сформовалось на чашке Петри, оставленной в лаборатории на 6 месяцев».

Искусственные диеты для муравьев

Муравьи моментально находят питательные субстанции с помощью вкусовых рецепторов, которые находятся в их ротовой полости. Джонатан Шик и его коллеги - профессор UCPH Якобус Бумсма и научный сотрудник STRI Мария Скедовская Кюри – провели еще один эксперимент, в ходе которого кормили муравьев различными питательными смесями. Когда они предлагали насекомым пищу, в которой находилось мало углеводов и много белка, муравьи погибали от голода, так как не хотели потреблять большое количество протеинов.

Аттины умеют регулировать объем белка в рационе, так как эта субстанция токсична для грибов. Если они принесут слишком много протеинов в грибницу, она погибнет. «Если грибам принудительно давать больше питательных веществ, чем это им необходимо, они гибнут, - заявляет Шик. – Фермеры точно знают, какой является базовая питательная ниша кукурузы. Поэтому они решают эту проблему с помощью особых удобрений. Муравьи, оказывается, знают то же самое. Пытаясь выжить, они удовлетворяют потребности собственных грибных культур в питании».

Муравьи-листорезы научились собирать намного больше белка, чем их примитивные пращуры. Грибы, которые они выращивают, более устойчивы к колебаниям уровня протеина. Этот нюанс позволяет им расширять свои фермы.

«Параллельно с культурной эволюцией человека, когда фермеры и их растения начинают все больше зависеть друг от друга, муравьи и их грибы тоже становятся более взаимозависимыми, - говорит Висло. – Это подчеркивает тот факт, что естественные схемы земледелия могут продемонстрировать нам принципы устойчивости питания, которые повлияют на развитие агрокультуры человека».