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Das primäre Ziel dieser Studie war es, zu beobachten und aufzeichnen charakteristischen Blatt-schneiden Ameise defensiv Verhalten in Anwesenheit von Pilz-Garten-Infektion mit Escovopsis, Erstellen von Referenz-Clips für verwenden durch die breitere Wissenschaftsgemeinschaft. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Verhaltensweisen nicht ausschließen, Verteidigung der Kolonien von Escovopsis, sondern kann auch eine Rolle in der Verteidigung gegen andere Verunreinigungen und Infektionen6,7,8,9 ,10,11,12, und bei der Verteidigung der Ameisen sich42. Unser Protokoll bietet eine Kulisse für breitere Forschung auf Verteidigung in Pilz-wachsende Ameisen. Dies ist besonders nützlich sein: (i) für junge Forscher, die nicht vertraut mit diesen Verhaltensweisen; (Ii) zur Sicherung einheitlicher Definitionen für und Beobachtungen der Verhaltensweisen; (Iii) die Vergleiche über Studien und Ameisenarten zu erleichtern; (iv) weil eine Reihe von diesen Verhaltensweisen so selten, die selbst erfahrene auftreten kann können Forscher nie sie beobachtet haben; (iv) weil verstehen und erkennen Verhaltensweisen unter kontrollierten Bedingungen im Labor Hilfe studiert in Situ wo Bedingungen schwerer sind zu kontrollieren.
Die Ergebnisse unseres Verhaltens Studie stehen im Einklang mit früheren Arbeiten, die zeigten, dass geringfügige Arbeitnehmer Pilz Bräutigam – entscheidend, wenn eine Infektion frühzeitig erkannt – mehr als große Arbeiter25,28,32. Hier stieg wichtige Arbeitskräfte die Zahl der Pilz Pflege nach Escovopsis Infektion (Abbildung 2eine). Dies deutet darauf hin, dass geringfügige Arbeitskräfte sind der vorherrschende Pilz-Piste, sondern, dass wichtige Mitarbeiter behilflich sein können bei der Verhinderung der Ausbreitung von mehr Infektionen. Die größeren großen Arbeiter können Sporen schneller, entfernen, während minorarbeiterinnen eher für weniger zugänglichen Sporen entfernen könnte. Wir fanden auch, dass Arbeitnehmer erfolgreich Sporen in rund der Hälfte der infizierten Sub Kolonien (vier von neun), entfernt Wenn sie, zum Zeitpunkt der Infektion eingeführt wurden, und somit konnte der Erreger frühen (Abb. 3c) erkennen. Insgesamt, diese Punkte zu einer Reihe von Verhaltensreaktionen, wo die Ameisen zunächst versuchen, Escovopsis Infektion vorbei Sporen zu entfernen (und so vor eine Infektion breitet sich), anstatt Teile des Gartens Pilz zu entfernen (Abbildung 3a, b. ). Dies ändert sich im Laufe der Zeit, wenn die Infektion fortschreitet wenn Ameisen sind eher Teile der Pilz Garten28entfernen. Obwohl unsere Stichprobengrößen zu klein waren, um schlüssig sein, und wir können nicht ausschließen, dass gleichzeitige Infektionen Jäten Verhalten induziert, unterstützt unsere Daten diesen Trend mit Pilz Jäten überwiegend anwesend in einem späteren Stadium der Infektion (Abbildung 3 ein). In der Regel geringen Pilz Jäten könnte darauf hindeuten, dass die Ameisen sonstige Abwehr (z.B.Chemikalien) verwendet, um weitere Wachstum von Escovopsishemmen oder, dass keiner unserer experimentellen Sub Kolonien zu stark infiziert wurden (machen die zerstörerischer Verteidigung unnötige).
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass selbst pflegen mit fäkalen Flüssigkeit ist charakteristisch für Ameisen, die den Pilz Garten betreten, und als eine prophylaktische Maßnahme, anstatt mit einer Infektion verbunden. Ähnliche Beobachtungen in Gründerin Weibchen, die sich pflegen und übertragen fäkale Tröpfchen mit ihren Mund auf ihre Beine, betritt das Nest gesehen worden oder bei der Handhabung der Ernte-27. Eine Infektion sollte in der Theorie die Tätigkeit der Arbeitnehmer am Rande der Pilz Garten erhöhen, wenn das entfernte infizierte Material wird durchgeführt und fiel in den Abfall Stapel. Fäkale Fluid Pflege kann daher während der Infektion, Krankheit zu minimieren auch indirekt erhöhen. Wir erwarten das entgegengesetzte Muster für schwere Infektionen mit reduzierte Bewegung am Rande des Gartens Pilz, wie Arbeitnehmer entweder den Pilz aufgeben oder mehr extreme wie z. B. chemische Verteidigung Maßnahmen.
Während fäkale Flüssigkeiten als eine wichtige prophylaktische chemische für eine Einzelperson dienen könnte, ist Allogrooming von nestmitglieder auf andere Arbeitnehmer verwendet, wenn sie fremde Partikel oder Mikroben zu erkennen. Der wesentliche Unterschied beobachtet wir zwischen der Häufigkeit (Tabelle 1) der fäkalen Fluid Pflege (n = 304) und der Allogrooming (n = 48) kann einen Unterschied in der Erregernachweis hinweisen. Ameisen sind nicht leicht Krankheitserreger auf sich selbst mit ihren Antennen erkennen; Allogrooming erfolgt auf der anderen Seite durch nestmitglieder, wer kann den gesamten Körper einer Ameise zu inspizieren und nur wählen, wenn nötig zu pflegen. Da Escovopsis ein Parasit der Pilz Garten anstatt der Ameisen ist, könnte dies auch die geringe Menge an Allogrooming erklären.
Wir beobachteten selten Metapleural Drüse, Pflege, und erst in einem späteren Stadium der Infektion. Arten von Pilz-wachsende Ameisen mit reichlich Pseudonocardia bakterielle Abdeckung pflegen die Metapleural Drüsen weniger als25,47Arten mit weniger oder keine zu decken. A. Echinatior eine Fülle von der Symbiont47hat, kann dies die niedrigen Drüse Pflege Frequenz erläutern. Die Metapleural Drüse Sekretion ist auch teuer,30zu produzieren und kann innerhalb der Infrabuccal Tasche für längere Zeit, was bedeutet, dass die Notwendigkeit für die Pflege der Metapleural Drüse selten sein kann gespeichert werden. Während Metapleural Drüse, die Pflege die Ameisen gleichzeitig wechseln Sie die Beine und lecken das Bein, das nur die Drüse präpariert hatte; die Sporen sind dabei übertragen die Infrabuccal Tasche, wo Drüse Absonderungen sind entscheidend für die Hemmung der Escovopsis"Potenzial für anschließende Keimung25. Minorarbeiterinnen sind häufiger im Nest und haben größere Metapleural Drüsen pro Einheit Körper Masse30, was darauf hindeutet, dass sie für die Mehrheit der Metapleural Drüse Absonderungen verantwortlich sind. Dies könnte auch erklären, warum in unserer Studie die höchste Frequenz von Pilz grooming minorarbeiterinnen gehörte.
Wir erwarten, dass Behavior(s) zeigt aktive Verwendung von Antibiotika aus der bakteriellen Symbionten Pseudonocardia, häufig auf die Nagelhaut Acromyrmex Arbeiter beobachtet und bekannt, um eine Rolle in der Verteidigung gegen Escovopsis beobachten 36 , 39 , 40. die wahrscheinlichste Erklärung für ein solches Verhalten nicht zu beobachten ist, dass andere Verhaltensweisen, die Anwendung dieser Antibiotika berücksichtigt werden kann, wie z. B. selbst pflegen durch Pilz Pflege und/oder Jäten, macht es schwer, als beobachten kann eine unterschiedliche Verhalten.
Wir beobachteten das ungewöhnliche Verhalten der erbrechend Flüssigkeitströpfchen auf den Pilz-Garten. Regurgitation von Nahrung für Nestmates wurde zuvor in Blatt-schneiden Ameisen22beschrieben. In unserem Experiment Unterschied sich Tröpfchen in der Farbe von transparent bis dunkelbraun, schlägt sie eine Nahrungsquelle für andere Ameisen werden und/oder Wasser versorgen können. Wir beobachten nur zwei Gelegenheiten, wo andere Ameisen aus den Tröpfchen, trank, so dass wir feststellen kann, ob die Tropfen andere Ameisen profitieren oder dazu dienen, den Pilz zu rehydrieren, wenn die Luftfeuchtigkeit niedrig ist. Die meisten Beobachtungen dieses Verhaltens waren bei Escovopsis Infektionen, die eine defensive Rolle, z. B. immun Grundierung von Regurgitation von antimikrobiellen Peptiden16,48mit sich bringen könnte. Wir können nicht auf diese Schlussfolgerungen da dieses Verhalten selten war, aber es eine interessante Linie weiter, zum Beispiel wäre durch die Bestimmung zu untersuchen, ob Tröpfchen antimikrobielle Eigenschaften haben.
Angesichts dieser Beobachtungsstudien der komplexen defensive Verhaltensweisen von Blatt Scherblock Ameise, einschließlich jeder Vergleich mit und ohne Garten Pilzinfektion, wäre äußerst schwierig, im Feld, experimentelle Daten können wertvolle Einblicke in Diese Verhaltensweisen unter mehr kontrollierten Bedingungen. Während die Verhaltensweisen finden Sie unter natürlichen Bedingungen die Bemerkungen unter Laborbedingungen abweichen könnte, Tools wie unser Katalog der wichtigsten defensive Verhaltensweisen müssen entwickelt werden, um beide zu verbessern experimentelle und Bereich Studien in der Zukunft. Der versuchsansatz kann jedoch teilweise erklären, warum einige Verhaltensweisen waren extrem selten (z. B. Allogrooming, Metapleural Drüse Pflege) in unserer Demonstration dieser Verhaltensstörungen Definitionen zu verwenden. Zukünftige Studien sollten daher die Grenzen dieser Versuchsaufbau Wege natürlicher Beobachtungen finden. Zusätzliche Faktoren könnten auch in das aktuelle Protokoll, beispielsweise die Unterscheidung zwischen Actinobacteria tragen (jüngere) Arbeitnehmer und ältere Arbeitnehmer mit weniger reichlich vorhanden, die auf die Bedrohung durch eine Escovopsis anders reagieren können integriert werden Infektion. Gibt es Trade-Offs zwischen Beobachtungen genauer (z. B. durch scoring fokale Individuen), oder mit größeren Sub Volksstärke (größere Anzahl der Arbeitnehmer) und der Höhe der Zeit oder Anzahl von Sub-Kolonien oder Einzelpersonen, die gefilmt werden kann einen bestimmten Punkt in der Zeit. Dennoch, während das Set-up für größere Verhaltensstudien mit einem Fokus auf die Bewältigung eines Verhaltens Ziel ausgeweitet werden könnte, in diesem Fall konzentrierten wir uns auf erfolgreich präsentiert eine Methode zur Erfassung und spezifische defensive Verhaltensweisen definieren.
Wir dokumentiert Verhaltensweisen, die zur Verteidigung in Blatt-schneiden Ameisen beitragen und mehr deutlich, haben systematisch identifiziert, beschrieben und defensive Verhaltensweisen auf Film gefangengenommen. Unsere repräsentative Ergebnisse verstärken weitere Forschung in diesem Bereich, was darauf hindeutet, warum ist es schwer für einen Krankheitserreger, Pilz-Landwirtschaft Ameisenkolonien, erfolgreich zu infizieren, wenn mit Blick auf eine umfangreiche von defensive Verhaltensweisen Reihe und die damit Anwendung der antimikrobiellen verbundenen Verbindungen. Unser Hauptziel war es, ein neues Tool für die künftige Arbeit in diesem Bereich zur Verfügung zu stellen, und wir hoffen, dass die Verhaltensstörungen Katalog wertvolle für die Sicherung von Konsens und schlanken Definitionen, Beobachtungen und Interpretationen von Verhaltensweisen, die als eine wichtige Ressource dienen wird für die zukünftige Forschung.