บ่ายวันหนึ่ง ในช่วงของการระบาดใหญ่ของโควิด-19 ในปานามา ด้วยความเบื่อ เด็กวัยรุ่นคนหนึ่งได้ใช้หนังสติ๊กยิงต้นไม้เล่น บังเอิญยิงทะลุเข้าไปในลำต้นไม้ต้นหนึ่งจนนำไปสู่การค้นพบที่น่าประหลาดใจ เมื่อเขากลับไปที่ต้นไม้ 24 ชั่วโมงต่อมา รูถูกซ่อมแซมเกือบสมบูรณ์ทั้งทางเข้าและทางออกจากมด Azteca alfari ที่อาศัยอยู่ภายใน การค้นพบที่น่าสนใจนี้เป็นแรงบันดาลใจให้นักเรียนมัธยมปลาย 5 คนเข้าร่วมในโครงการอาสาสมัครที่ Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) ในปานามา และด้วยความช่วยเหลือจาก William T. Wcislo นักวิทยาศาสตร์ของ STRI จึงนำไปสู่การทดลองเพิ่มเติมมากขึ้น
นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า ต้นไม้ดังกล่าวมีชื่อว่า Cecropia เป็น ant-plant ที่มีชื่อเสียงซึ่งมีสายสัมพันธ์พิเศษที่รู้จักกันมานานกับมด Azteca ที่ดุร้าย สิ่งมีชีวิตสองชนิดที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงนี้อาศัยอยู่ในการพึ่งพาอาศัยกัน (symbiosis) โดยต้นไม้ให้ที่พักพิงและอาหารแก่มด และเพื่อแลกกับที่มดจะปกป้องใบของพวกมันจากสัตว์กินพืช
Cecropia นั้นเป็นพืชพันธุ์บุกเบิกที่โดดเด่นที่สุดชนิดหนึ่งในอาณาจักร neotropics ด้วยสายพันธุ์มากกว่า 60 สายพันธุ์ ตั้งแต่เม็กซิโกตอนใต้ไปจนถึงตอนเหนือของอาร์เจนตินา ความสำเร็จที่ไม่มีใครเทียบได้ของพืชนี้เกิดจากการดัดแปลงเฉพาะหลายอย่าง โดยเฉพาะการอยู่ร่วมกันอย่างใกล้ชิดกับ Azteca ซึ่งมีความก้าวร้าวและกินเนื้อเป็นอาหาร Cecropia อย่างน้อย 13 สปีชีส์เป็น Symbiosis ความสามัคคีที่น่าประทับใจของทั้งสองนี้ต้องย้อนกลับไปเมื่อ 8 ล้านปีที่ผ่านมา
ด้วยการออกแบบการทดลองของ Wcislo โดยเจาะรูเข้าไปในต้น Cecropia อื่นในพื้นที่ใกล้เคียง และบันทึกการตอบสนองของมดต่อความเสียหายดังกล่าวเพื่อดูว่าเป็นอย่างไร พวกเขาพบว่าทันทีที่ต้นไม้ถูกเจาะ มดก็วิ่งกรูไปที่บริเวณรอยเจาะนั้นๆ และเริ่มทำการซ่อมแซม ภายใน 2.5 ช.ม.ขนาดของรูลดลงอย่างเห็นได้ชัด และส่วนใหญ่ของรอยเจาะจะถูกซ่อมแซมให้สมบูรณ์ได้ภายใน 24 ช.ม.
ใบไม้แห่ง Cecropia นั้นปราศจากความเสียหายอย่างน่าทึ่งเนื่องจากบอดี้การ์ดของมด Azteca
แม้ว่ามด Azteca จะรู้จักปกป้องพืชตระกูล Cecropia ของพวกมันจากสัตว์กินพืช แต่ผลการวิจัยใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Journal of Hymenoptera Research เปิดเผยว่ามดไม่เพียงประพฤติตัวในลักษณะที่จะลดความเสียหายให้กับโฮสต์ของพวกมันเท่านั้น แต่เมื่อเกิดความเสียหายขึ้น พวกมันจะทำงานอย่างหนักเพื่อแก้ไข โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัวอ่อนของพวกมันถูกคุกคามโดยตรง
Wcislo กล่าวว่า มดมีการทำงานร่วมกันเพื่อปกป้องพืชที่เป็นที่อยู่อาศัยของพวกมันอย่างจริงจังเพื่อแลกกับพืชที่ให้อาหารและที่พักพิง นอกจากมดจะป้องกันความเสียหายต่อใบของโฮสต์ เพราะอาหารของมดผลิตขึ้นที่โคนก้านใบและด้านล่างของใบแล้ว มดงานยังเปิดและรักษารูทางเข้าเล็ก ๆ ในแต่ละปล้องที่พวกมันครอบครองด้วย
อย่างไรก็ตาม ตัวสลอธและตัวกินมด silky มักจะแวะเข้าไปในดง Cecropia บ่อยๆ เล็บที่แหลมคมของพวกมันบางครั้งก็แทงทะลุต้นไม้ ดังนั้นนักวิจัยจึงคาดการณ์ว่าเหตุการณ์เหล่านี้ เป็นเรื่องปกติและเป็นภัยคุกคามต่อ Cecropia ในสมัยโบราณมากกว่าวัยรุ่นที่ยิงลูกดินเหนียวใส่พวกมัน และอาจทำให้มด Azteca alfari พัฒนาพฤติกรรมการซ่อมแซมที่สังเกตพบเมื่อดงต้นไม้ได้รับความเสียหาย
นอกจากนี้ การทดลองยังทำให้เกิดคำถามใหม่ๆ เนื่องจากอาณานิคมของมดไม่ได้ซ่อมแซมความเสียหายให้กับพืชที่เป็นที่อยู่อาศัยของพวกมันทั้งหมด ดังนั้น การทำความเข้าใจปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อมดในการดำเนินการดังกล่าว อาจเป็นหัวข้อของการวิจัยในอนาคตสำหรับนักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ต่อไป
ที่โคนของก้านใบที่ใบเชื่อมกับลำต้น แผ่นสีน้ำตาลที่เต็มไปด้วย Müllerian bodies จะให้คาร์โบไฮเดรตและสารอาหารอื่นๆ สำหรับบอดี้การ์ดมด
สำหรับการดำเนินการซ่อมแซมที่นักวิจัยรุ่นเยาว์สรุปไว้ใน Journal of Hymenoptera Research ก็คือ ไม่ว่าต้นไม้จะบาดเจ็บสาหัสแค่ไหนมดก็ยังมาช่วย ข้อสรุปนี้เกิดขึ้นหลังจากทีมวิจัยเจาะ 22 รูในต้น Cecropia ที่แตกต่างกัน ในขณะที่พวกมัน 14 ตัวถูกมดที่เป็นของสายพันธุ์อื่นฆ่าตาย จากนั้นภายใน 24 ช.ม. azteca alfari ก็ซ่อมแซมเสร็จเรียบร้อย
ทีมวิจัยเขียนในบทความของพวกเขาว่างานซ่อมแซมนั้นใช้งานได้จริงเกือบจะในทันที โดยเฉพาะเมื่อรูอยู่ใกล้กับที่ฟักไข่ ซึ่งมดจะทำการย้ายตัวอ่อนก่อน เริ่มจากเมื่อพบรอยเจาะ พวกมันจะรีบตรงไปที่หลุม จากนั้นจึงใช้ส่วนผสมของเส้นใยพืชและของเหลวไม่ทราบชนิด ซึ่งอาจเป็นน้ำนมพืชที่ออกมาจากรอยแผลเพื่ออุดรูของมันเอง ทีมวิจัยยังเขียนว่า ปกติมด 3 - ประมาณ 10 ตัวจะทำงานเพื่อซ่อมแซมหลุม โดยบางส่วนทำจากภายนอกและบางส่วนจากภายใน และแม้ว่าจะปิดรูแล้วแต่พวกมันยังคงเพิ่มวัสดุให้ต้นไม้จนเต็ม หลังจาก 2.5 ช.ม.ผ่านไปรูจะเริ่มเล็กลงเรื่อยๆ จนเสร็จทั้งหมด
อย่างไรก็ตาม มดอาจทำการซ่อมแซมรอยเจาะของต้นไม้เป็นหลัก แต่มดเองก็สร้างรูเล็ก ๆ ตามธรรมชาติในกิ่งไม้หรือลำต้นที่กลวงเพื่อวางไข่ในพวกมัน เช่นกัน และก็ปิดอย่างเรียบร้อยหลังจากนั้นซึ่งอาจป้องกันไม่ให้ไข่ของพวกมันถูกกินโดยผู้ล่ารวมถึงเชื้อโรคต่างๆ อาจเพราะสาเหตุเดียวกันนี้ที่ทำให้มดต้องอุดรูในทุกที่ที่พบ เพื่อต้องการป้องกันไม่ให้เชื้อโรคไปถึงไข่หรือตัวอ่อนผ่านรูเหล่านั้น
ราชินีมดจะขุดรูในลำต้นกลวงของ Cecropia แล้วคลานเข้าไปวางไข่ จากนั้นปิดรูด้านหลังโดยใช้วัสดุที่เป็นรูพรุนซึ่งดึงมาจากผนังด้านในของก้าน
Cr. Jatun Sacha reserve, Napo, Ecuador. / Image © Alex Wild. // Distribution
อาวุธลับของ Cecropia ก็คือหน่วยคุ้มกันมดนี่เอง มันเป็นส่วนหนึ่งของข้อตกลงทางชีวภาพที่ Cecropia และมดในสกุล Azteca และ Pachycondyla ได้ทำข้อตกลงร่วมกันเมื่อหลายสิบปีก่อน ซึ่งในสองสกุลนี้ Azteca เป็นกลุ่มที่พบได้บ่อยและแพร่หลายมากที่สุด สำหรับข้อตกลงนี้ ราชินีมด Azteca จะเจาะรูเข้าไปในลำต้นของ Cecropia และเริ่มสร้างอาณานิคมในช่องว่างภายใน
จากนั้นราชินีจะปิดรูและวางไข่ที่ฟักออกมาและพัฒนาเป็นมดงานที่ปลอดเชื้อ เมื่อมดงานกลุ่มนี้ออกจากห้องเพาะเลี้ยง พวกมันจะไปกินโครงสร้างทางโภชนาการพิเศษที่อุดมด้วยไกลโคเจนและคาร์โบไฮเดรตที่เรียกว่า Müllerian bodies ที่ผลิตจากต้นไม้ ซึ่งอาหารอันโอชะเหล่านี้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับมด
นอกจากการกิน Müllerian bodies แล้วมด Azteca ยังล่าและฆ่าเหยื่อที่อยู่บนต้นไม้ด้วย เนื่องจากใบของ Cecropia สายพันธุ์หนึ่งมีขนคล้าย Velcro บนผิวใบ ซึ่งช่วยให้กรงเล็บเล็กๆ ของมดเกาะติดแน่น ด้วยฐานยึดที่มีพลังมหาศาล มดงานกลุ่มเล็กๆ จำนวนมากสามารถจับเหยื่อที่ใหญ่กว่าตัวมันเองได้หลายพันเท่า
เมื่อ Cecroopia เป็นเจ้าภาพที่เอื้อเฟื้อโดยให้ที่พักและอาหารแก่ Azteca ในทางกลับกัน มดงานที่กล้าหาญจะปกป้อง Cecropia อย่างเต็มที่จากแมลงกินพืชและสัตว์อื่นๆ แน่นอนว่ารวมทั้งที่มวิจัยด้วย ประโยชน์เพิ่มเติมอย่างหนึ่งของผู้คุ้มกันคือบทบาทของพวกเขาในฐานะผู้จัดการวัชพืช นอกจากจะไม่มีแมลงกินใบแล้ว เถาวัลย์รกที่ขึ้นจากพืชใกล้เคียงก็หายไปจาก Cecropia อย่างเห็นได้ชัด ทีมวิจัยเชื่อว่ามด Azteca จัดการกับเถาวัลย์รุกล้ำเพื่อไม่ให้
แย่งแสงแดดจาก Cecropia
Cecropia เป็นพืชบุกเบิกที่เติบโตอย่างรวดเร็วที่พบในเขตร้อนของละตินอเมริกา พวกมันเป็นที่รู้จักในฐานะสายพันธุ์บุกเบิกเพราะเป็นพืชชนิดแรกที่ย้ายเข้าไปอยู่ในพื้นที่ว่างในป่า เช่น เมื่อต้นไม้เก่าล้มและตาย แน่นอนว่าการแข่งขันเพื่อเติบโตนั้นดุเดือด แต่ Cecropia มีอาวุธลับนั่นคือร่วมมือกับมด
CHARLIE ELLIOTT 2022
(ขอขอบคุณที่มาขจองข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)
การ " รักษา " ต้นไม้ด้วยความสัมพันธ์ทางชีวภาพของมด Azteca alfari
นักวิทยาศาสตร์ระบุว่า ต้นไม้ดังกล่าวมีชื่อว่า Cecropia เป็น ant-plant ที่มีชื่อเสียงซึ่งมีสายสัมพันธ์พิเศษที่รู้จักกันมานานกับมด Azteca ที่ดุร้าย สิ่งมีชีวิตสองชนิดที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงนี้อาศัยอยู่ในการพึ่งพาอาศัยกัน (symbiosis) โดยต้นไม้ให้ที่พักพิงและอาหารแก่มด และเพื่อแลกกับที่มดจะปกป้องใบของพวกมันจากสัตว์กินพืช
Cecropia นั้นเป็นพืชพันธุ์บุกเบิกที่โดดเด่นที่สุดชนิดหนึ่งในอาณาจักร neotropics ด้วยสายพันธุ์มากกว่า 60 สายพันธุ์ ตั้งแต่เม็กซิโกตอนใต้ไปจนถึงตอนเหนือของอาร์เจนตินา ความสำเร็จที่ไม่มีใครเทียบได้ของพืชนี้เกิดจากการดัดแปลงเฉพาะหลายอย่าง โดยเฉพาะการอยู่ร่วมกันอย่างใกล้ชิดกับ Azteca ซึ่งมีความก้าวร้าวและกินเนื้อเป็นอาหาร Cecropia อย่างน้อย 13 สปีชีส์เป็น Symbiosis ความสามัคคีที่น่าประทับใจของทั้งสองนี้ต้องย้อนกลับไปเมื่อ 8 ล้านปีที่ผ่านมา
ด้วยการออกแบบการทดลองของ Wcislo โดยเจาะรูเข้าไปในต้น Cecropia อื่นในพื้นที่ใกล้เคียง และบันทึกการตอบสนองของมดต่อความเสียหายดังกล่าวเพื่อดูว่าเป็นอย่างไร พวกเขาพบว่าทันทีที่ต้นไม้ถูกเจาะ มดก็วิ่งกรูไปที่บริเวณรอยเจาะนั้นๆ และเริ่มทำการซ่อมแซม ภายใน 2.5 ช.ม.ขนาดของรูลดลงอย่างเห็นได้ชัด และส่วนใหญ่ของรอยเจาะจะถูกซ่อมแซมให้สมบูรณ์ได้ภายใน 24 ช.ม.
Wcislo กล่าวว่า มดมีการทำงานร่วมกันเพื่อปกป้องพืชที่เป็นที่อยู่อาศัยของพวกมันอย่างจริงจังเพื่อแลกกับพืชที่ให้อาหารและที่พักพิง นอกจากมดจะป้องกันความเสียหายต่อใบของโฮสต์ เพราะอาหารของมดผลิตขึ้นที่โคนก้านใบและด้านล่างของใบแล้ว มดงานยังเปิดและรักษารูทางเข้าเล็ก ๆ ในแต่ละปล้องที่พวกมันครอบครองด้วย
อย่างไรก็ตาม ตัวสลอธและตัวกินมด silky มักจะแวะเข้าไปในดง Cecropia บ่อยๆ เล็บที่แหลมคมของพวกมันบางครั้งก็แทงทะลุต้นไม้ ดังนั้นนักวิจัยจึงคาดการณ์ว่าเหตุการณ์เหล่านี้ เป็นเรื่องปกติและเป็นภัยคุกคามต่อ Cecropia ในสมัยโบราณมากกว่าวัยรุ่นที่ยิงลูกดินเหนียวใส่พวกมัน และอาจทำให้มด Azteca alfari พัฒนาพฤติกรรมการซ่อมแซมที่สังเกตพบเมื่อดงต้นไม้ได้รับความเสียหาย
นอกจากนี้ การทดลองยังทำให้เกิดคำถามใหม่ๆ เนื่องจากอาณานิคมของมดไม่ได้ซ่อมแซมความเสียหายให้กับพืชที่เป็นที่อยู่อาศัยของพวกมันทั้งหมด ดังนั้น การทำความเข้าใจปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อมดในการดำเนินการดังกล่าว อาจเป็นหัวข้อของการวิจัยในอนาคตสำหรับนักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ต่อไป
ทีมวิจัยเขียนในบทความของพวกเขาว่างานซ่อมแซมนั้นใช้งานได้จริงเกือบจะในทันที โดยเฉพาะเมื่อรูอยู่ใกล้กับที่ฟักไข่ ซึ่งมดจะทำการย้ายตัวอ่อนก่อน เริ่มจากเมื่อพบรอยเจาะ พวกมันจะรีบตรงไปที่หลุม จากนั้นจึงใช้ส่วนผสมของเส้นใยพืชและของเหลวไม่ทราบชนิด ซึ่งอาจเป็นน้ำนมพืชที่ออกมาจากรอยแผลเพื่ออุดรูของมันเอง ทีมวิจัยยังเขียนว่า ปกติมด 3 - ประมาณ 10 ตัวจะทำงานเพื่อซ่อมแซมหลุม โดยบางส่วนทำจากภายนอกและบางส่วนจากภายใน และแม้ว่าจะปิดรูแล้วแต่พวกมันยังคงเพิ่มวัสดุให้ต้นไม้จนเต็ม หลังจาก 2.5 ช.ม.ผ่านไปรูจะเริ่มเล็กลงเรื่อยๆ จนเสร็จทั้งหมด
อย่างไรก็ตาม มดอาจทำการซ่อมแซมรอยเจาะของต้นไม้เป็นหลัก แต่มดเองก็สร้างรูเล็ก ๆ ตามธรรมชาติในกิ่งไม้หรือลำต้นที่กลวงเพื่อวางไข่ในพวกมัน เช่นกัน และก็ปิดอย่างเรียบร้อยหลังจากนั้นซึ่งอาจป้องกันไม่ให้ไข่ของพวกมันถูกกินโดยผู้ล่ารวมถึงเชื้อโรคต่างๆ อาจเพราะสาเหตุเดียวกันนี้ที่ทำให้มดต้องอุดรูในทุกที่ที่พบ เพื่อต้องการป้องกันไม่ให้เชื้อโรคไปถึงไข่หรือตัวอ่อนผ่านรูเหล่านั้น