Parasolmieren Atta sexdens kruipen met bladeren over een tak. Foto: DINKUM/Wikimedia Commons

Geurstof in geurspoor mieren wordt geproduceerd door symbiotische bacteriën

Braziliaanse onderzoekers hebben ontdekt dat een bacterie die in symbiose leeft met een parasolmier, de zogenoemde "spoorferomonen" produceert. Dat zijn de aromatische chemische stoffen waarmee de mieren een spoor leggen van hun nest naar bijvoorbeeld een voedselbron. 

De mieren leggen een geurspoor als ze het nest verlaten en de omgeving verkennen. Vinden ze niets nuttigs, dan vinden ze zelf de weg terug naar het nest door hun eigen geurspoor te volgen, dat ze dan niet versterken. Vinden ze echter ergens een bron van voedsel, dan leggen ze ook een geurspoor op de terugweg, zodat ook andere mieren de voedselbron kunnen vinden. Die mieren versterken op hun het geurspoor, en andere mieren weten dat ze een sterk spoor moeten volgen om een voedselbron te vinden. 

In het geval van een bepaalde parasolmiersoort, Atta sexdens rubripilosa, zijn de feromonen, de geurstoffen die de mieren voor hun spoor gebruiken, pyrazines, stoffen die tot de klasse van de heterocyclische aromatische stoffen behoren. En de Braziliaanse onderzoekers ontdekten eerder toevallig dat die stoffen waarschijnlijk gemaakt worden door bacteriën die in symbiose met de mieren leven, in een relatie dus die voor beide partijen, de bacteriën en de mieren, gunstig is. 

Parasolmieren met hun buit op weg naar hun nest. Foto: Bandwagonman/Wikimedia Commons

Parasitaire schimmels

De onderzoekers van de Universidade de São Paulo (USP) in Brazilië, in samenwerking met onderzoekers van de Harvard University in de VS, waren op zoek naar micro-organismen, bacteriën bijvoorbeeld, die kolonies van parasolmieren zouden kunnen beschermen tegen parasitaire schimmels. 

Parasolmieren zijn opvallende mieren die stukjes uit bladeren knippen, en die naar hun nest dragen. De mieren gebruiken de bladeren echter niet als voedsel. "De bladeren die door de parasolmieren naar hun nest gebracht worden, dienen als substraat om Leucoagaricus gongylophorous op te kweken, de schimmelsoort waarmee de mieren zich voeden", zo zei Mônica Tallarico Pupo, een professor farmaceutica aan de USP en de initiatiefnemer voor het onderzoek. 

"Het systeem is echter vatbaar voor infecties", zo zei Pupo aan Science Daily. "In sommige gevallen groeit er een andere, ziekmakende soort schimmel op de schimmel die ze eten, iets wat de leefbaarheid van de kolonie in het gedrang kan brengen. De symbiotische bacteriën produceren verbindingen die de parasitaire schimmels kunnen doden zonder hun voedselbron aan te tasten. En we gingen dus op zoek naar deze verbindingen."

Voor het onderzoek verzamelden de wetenschappers mierenkolonies op de campus. Als ze erin slaagden de koningin mee te hebben, werd een deel van de kolonie overgebracht naar het laboratorium, en vervolgens werden alle bacteriën die op en in het lichaam van de mieren leven - hun microbioom - geïsoleerd, gekarakteriseerd en in een cultuurmedium geplaatst om ze te kweken. 

Een kijk in de kweektuin van de parasolmieren Atta texana. Links in het midden zit de grote koningin, elders zijn kleine werkmieren te zien, en rechts bovenaan  zijn eitjes te zien. Ze zitten allemaal op schimmeldraden, die de structuur van het nest maken en als voedsel dienst doen.

Zelfde geur

Tijdens dit onderzoek merkte doctoraatsstudent Eduardo Alfonso da Silva Junior op dat als de bacterie Serratia marcescens in het labo gekweekt werd, zij een sterke geur afgaf die erg leek op die van de mieren zelf in het labo. 

"We besloten de vluchtige samenstellingen te onderzoeken die de bacterie produceerde, en ontdekten de pyrazines, waaronder ook een molecule die nog niet beschreven was in de wetenschappelijke literatuur", zei professor Pupo. 

De onderzoekers gebruikten een soort vezel die aangewezen werd om aromatische bestanddelen op te pikken van de cultuurglazen. Het materiaal werd later ook geanalyseerd met gaschromatografie-massaspectometrie om na te gaan om welke stoffen het ging. 

"We vonden zowel pyrazines als bacteriën in de gifklieren van de mieren", zei Pupo aan "Science Daily".  "Worden de spoorferomonen geproduceerd door de bacterie S. marescens of helpt de bacterie enkel door iets toe te voegen aan het hele proces? Misschien maken de micro-organismen de aromatische verbindingen en slaan de mieren die op in hun klieren. In toekomstige studies zijn we van plan om de bacteriën te verwijderen uit de mieren, en dan te kijken of de verbindingen nog steeds geproduceerd worden."

De onderzoekers benadrukken dat de pyrazines in meer dan een kolonie geproduceerd werden door het microbioom van de mieren, en ze zijn ook van zin om na te gaan of een soortgelijk fenomeen ook waargenomen kan worden bij andere soorten mieren dan Atta sexdens rubripilosa. In de wetenschappelijke literatuur staat volgens hen in elk geval niets dergelijks beschreven. 

De studie is gepubliceerd in "Scientific Reports".

Een parasolmier van de soort Acroyrmex octospinosus met een blad en een "soldaat" zonder blad. Foto: DeadstarO/Wikimedia Commons