La vie dans une colonie de fourmis est une symphonie d’interactions subtiles entre des insectes agissant de concert, furthermore comme des cellules dans les tissus que des organismes indépendants regroupés dans une colonie. Maintenant, les chercheurs ont découvert une interaction sociale jusqu’alors inconnue qui unit la colonie, reliant les fourmis à travers les stades de développement – adultes, larves et pupes, un stade immobile, un peu comme la chrysalide d’un papillon, au cours de laquelle les fourmis passent des larves aux adultes.
L’étude, publiée dans Mother nature, révèle que les pupes sécrètent un liquide jamais observé auparavant qui est immédiatement consommé par les adultes et que les larves boivent immédiatement. La santé de toute la colonie semble dépendre de la consommation rapide de ce liquide riche en nutriments – les larves en ont besoin pour se développer et, si les adultes et les larves ne le boivent pas, les pupes meurent d’infections fongiques à mesure que le liquide s’accumule autour leur. “La façon dont les fourmis utilisent ce fluide crée une dépendance entre les différents stades de développement”, explique Daniel Kronauer, professeur associé Stanley S. et Sydney R. Shuman à l’Université Rockefeller.
“Cela montre simplement dans quelle mesure les colonies de fourmis fonctionnent vraiment comme une unité intégrée.”
“Lait” pour les larves de fourmis
Les fourmis opèrent dans l’agitation d’une colonie animée, ce qui pose des difficultés aux chercheurs qui tentent d’observer les diverses interactions entre les fourmis qui assurent le bon fonctionnement de la colonie. “Ces interactions sont au cœur même de la compréhension des sociétés d’insectes mais, en raison des défis inhérents, elles n’ont pas été étudiées systématiquement”, déclare Orli Snir, premier auteur de l’étude et article-doctorant dans le laboratoire de Kronauer. Pour s’attaquer de entrance à ce problème, Snir a décidé de procéder à une ingénierie inverse de la colonie de fourmis afin d’identifier certains des principes clés qui régissent les interactions sociales. Pour ce faire, elle a retiré de la colonie des fourmis à différents stades de développement et a examiné remark l’isolement social affectait les insectes.
L’une des premières choses qu’elle a remarquées a été l’accumulation de liquide autour des pupes isolées. Les insectes ne sécrètent normalement pas de liquide au stade nymphal, et un tel liquide n’avait jamais été observé chez les fourmis non additionally. Ce fluide était sujet aux bacterial infections fongiques qui ont fini par tuer les pupes. Ce n’est que lorsque Snir a retiré le liquide manuellement que les pupes ont survécu jusqu’à l’âge adulte. De toute évidence, la colonie de fourmis empêchait en quelque sorte le liquide pupal de s’accumuler.
Kronauer, Snir et leurs collègues ont mené des expériences de traçage de colorants pour déterminer où allait le liquide et, lorsqu’ils ont découvert que les adultes et les larves le buvaient, ils ont commencé à explorer la composition du liquide et à observer ce qui arrivait aux fourmis qui n’y participaient pas.
Les chercheurs ont découvert que le fluide est dérivé d’un processus conservé chez tous les insectes appelé mue, dans lequel les insectes perdent leur ancienne cuticule pour se développer. Alors que les insectes non sociaux recyclent le liquide de mue pour conserver les nutriments, les pupes de fourmis le partagent avec leurs compagnons de nidification.
Le liquide est riche en nutriments, ont découvert les chercheurs, ainsi qu’en substances psychoactives, en hormones et en certains composants présents dans la gelée royale que les abeilles réservent aux larves de reines. Et tandis que les fourmis de tous âges semblent apprécier le liquide, les jeunes larves de fourmis en ont besoin – celles qui sont privées de liquide au cours de leurs quatre premiers jours de vie ne grandissent pas et beaucoup finissent par mourir.
“Les premiers jours après l’éclosion, les larves dépendent du liquide presque comme un nouveau-né dépend du lait”, explique Kronauer. “Les adultes le boivent également avec voracité et, bien que l’on ne sache pas exactement ce qu’il fait aux adultes, nous sommes convaincus qu’il a un impact sur le métabolisme et la physiologie.”
Après avoir mené l’étude initiale sur des fourmis pilleuses clonales, l’équipe de Kronauer a trouvé le même phénomène général parmi chacune des cinq principales sous-familles de fourmis, suggérant que la stratégie de cooptation du fluide de mue en un fluide de signalisation nutritif est hautement conservée, dit Kronauer. “Il a probablement évolué une fois, au début de l’évolution des fourmis, ou même avant l’évolution des fourmis.”
Anatomie d’un superorganisme
La colonie de fourmis est parfois appelée un superorganisme – une entité unifiée composée de nombreux organismes travaillant de live performance. En effet, les fourmis relaient des informations en échangeant des signaux chimiques de manière analogue à la façon dont les cellules communiquent dans les tissus. Il s’agit notamment des phéromones, qui transmettent souvent des informations à court docket terme, et des fluides sociaux, qui ont le potentiel d’effectuer des changements métaboliques et comportementaux à prolonged terme. La découverte du fluide social pupal et de son rôle dans la connexion des adultes, des pupes et des larves ajoute un contexte à cette compréhension des colonies de fourmis en tant que superorganismes interdépendants.
“Le fluide social pupal est la pressure motrice d’un réseau d’interaction central et jusqu’ici négligé dans les sociétés de fourmis”, explique Snir. “Cela révèle un nouvel aspect de la dépendance entre les larves et les pupes, et les pupes et les adultes.”
Dans de futures études, l’équipe explorera as well as avant les effets de ce fluide de mue sur le fonctionnement interne de la colonie. Kronauer s’intéresse particulièrement à déterminer si le liquide de mue joue un rôle dans le choix de la caste des larves de fourmis, et si et remark il affecte le comportement des adultes. “Cette étude ne donne qu’un aperçu des réseaux d’interaction complexes des sociétés d’insectes”, déclare Snir. “Notre objectif à long terme est d’acquérir une compréhension approfondie des mécanismes neuronaux et moléculaires régissant l’organisation sociale et de la manière dont ces mécanismes ont évolué.”