Het voortbestaan ​​van een mierenkolonie hangt af van het feit dat haar leden hun eigen nestgenoten kunnen onderscheiden van mieren van een vreemde - en mogelijk vijandige - kolonie. Deze zogenaamde nestgenootherkenning is gebaseerd op geuren die worden uitgestoten door een zeer dunne laag was die het lichaam van elke mier bedekt. Tegelijkertijd beschermt deze waslaag het mierenlichaam tegen waterverlies. Wetenschappers van de Johannes Gutenberg Universiteit Mainz (JGU) hebben nu ontdekt dat deze twee functies van de waslaag behouden blijven, zelfs in geval van tegenstrijdige behoeften.

"Mieren kunnen hun waslaag tegelijkertijd aanpassen om aan twee behoeften te voldoen en deze dienovereenkomstig optimaliseren", zegt JGU-evolutiebioloog Dr. Florian Menzel. "Ze kunnen hun waslaag aanpassen aan buitentemperaturen en zich zo aanpassen aan verschillende waterdichtingsvereisten. Dit verandert de samenstelling van de laag, maar de gecodeerde informatie voor wederzijdse herkenning blijft grotendeels hetzelfde."

Waslaag beschermt tegen uitdroging en bevat communicatiesignalen

Alle landdieren moeten voorkomen dat hun lichaam water verliest. Om dit te doen, hebben bijna alle insecten een waslaag die hun lichaam als een huid bedekt. Deze waslaag bestaat uit enkele tientallen tot meer dan honderd verschillende verbindingen - cuticulaire koolwaterstoffen - die specifiek en onderscheidend zijn voor elke soort. Biologen kunnen deze cuticulaire koolwaterstoffen (CHC's) gebruiken om zelfs nauw verwante soorten gemakkelijk te onderscheiden. Bij sociale insecten zoals bijen en mieren heeft deze waslaag ook andere functies. Het bevat informatie over het lidmaatschap van een bepaalde soort en zelfs tot een bepaalde kolonie of of een individu een werkster of een koningin is.

Naarmate de temperatuur stijgt, wordt de was steeds vloeibaarder en beschermt het de dieren niet meer tegen uitdroging. Mieren zijn echter in staat om de samenstelling van de was snel aan te passen om het smelten van CHC tegen te gaan. Het team van evolutiebiologen onder leiding van Dr. Florian Menzel heeft nu onderzocht of het aanpassen van het CHC-mengsel aan de buitentemperatuur ook de informatie verandert die wordt gebruikt om nestgenoten te herkennen.

Studie onderzoekt agressief gedrag na verschillende temperatuurbehandelingen

Het team van wetenschappers stelde twee mierensoorten van het geslacht Lasius bloot aan verschillende temperaturen en observeerde vervolgens hun gedrag. De zwarte tuinmier, Lasius niger, is de meest voorkomende mierensoort in onze tuinen en weiden, terwijl de platborstige tuinmier Lasius platythorax voornamelijk in bossen of moerassen leeft. De laatste lijkt verwarrend veel op zijn verwant en werd pas ongeveer 30 jaar geleden als een aparte soort erkend.

Kleine kolonies van beide soorten werden koel, warm en bij wisselende temperaturen gehouden (d.w.z. koel 's nachts en warm gedurende de dag). Na drie weken analyseerden de biologen de wassamenstelling en zagen hoe agressief de mieren zich gedroegen tegenover nestgenoten en niet-nestgenoten uit dezelfde of een andere temperatuurgroep.

Het scheiden van functies staat centraal bij het overleven van kolonies

"De mieren konden zeker zien of hun tegenhanger uit hetzelfde nest kwam of niet", meldde Marti Wittke, hoofdauteur van het onderzoek. "Echter, voormalige nestgenoten uit een andere temperatuuromgeving werden met meer agressie ontvangen." De mieren waren gemakkelijk in staat om leden van hun eigen kolonie te onderscheiden van vreemde mieren, zelfs als de nestgenoten waren blootgesteld aan een andere temperatuuromgeving.

"De temperatuureffecten op herkenning waren verrassend klein, hoewel de samenstelling van de waslaag drastisch verschilt tussen temperatuurgroepen", legt Menzel uit, wat suggereert dat herkenning van kolonieleden een veel hogere prioriteit heeft. "Kolonieherkenning is enorm belangrijk. Als vreemdelingen, van dezelfde of van andere soorten, niet worden gedetecteerd en de kolonie kunnen binnendringen, kan dit tot grote problemen leiden, bijvoorbeeld als roofdieren de kolonie binnenkomen en hun larven opeten. Maar het zou net zo fataal zijn als echte nestgenoten plotseling niet meer naar binnen mochten."

Gepubliceerd in Functionele ecologie , blijkt uit de studie dat slechts een paar componenten van de was voldoende zijn om lidmaatschap van een kolonie te detecteren. "Het lijkt erop dat sommige koolwaterstoffen meer dienen voor herkenning en andere meer voor bescherming tegen uitdroging, hoewel geen enkele koolwaterstof duidelijk slechts de ene of de andere functie heeft. Uiteindelijk is het natuurlijk van vitaal belang om de uitwisseling van communicatiesignalen relatief onafhankelijk te houden van de waterafstotende werking, zelfs als beide functies in de waslaag verankerd zijn. Om fysieke redenen kunnen de twee functies echter niet volledig van elkaar worden gescheiden."

Interessant is dat de twee functies - waterdichtheid en communicatie behouden - meer met elkaar verweven waren bij de zwarte tuinmier dan bij de platborstige tuinmier. "We begrijpen dit verschil nog niet", aldus Menzel. + Verder verkennen

Smelteigenschappen bepalen de biologische functies van de cuticulaire koolwaterstoflaag van mieren