Toukkien torjuntajoukot

Muurahaisen toukka muna-aterialla. Pulliainen et al. 2019, Proceedings of the Royal Society B.

Jos olisit muurahainen ja vieras kuningatar tunkeutuisi kotiisi ja murhaisi äitisi, tuskin suhtautuisit kovinkaan hyväksyvästi tunkeutujan jälkeläisiin, joita kohta olisi pesä pullollaan. Tämä on tilanne muurahaispesässä, joka on joutunut sosiaalisesti loisivan muurahaiskuningattaren uhriksi. Juuri julkaistu tutkimukseni, järjestyksessään toinen väitöskirjani neljästä julkaisusta, käsittelee muurahaistoukkien vastaiskua sosiaalisia loisia vastaan.

Valta käyttöön  Joidenkin muurahaislajien kuningattaret tunkeutuvat toisten lajien pesiin, tappavat isäntäpesän hallitsevan kuningattaren (tai kuningattaret) ja ottavat pesän haltuun. Nämä sosiaalisesti loisivat kuningattaret munivat omat munansa isännän pesään, jossa isännän työläiset huolehtivat loisen jälkeläisistä kuin omistaan. Isäntäpesälle tämä on katastrofaalista, sillä oman kuningattaren menetettyään pesä menettää pääasiallisen lisääntymismekanisminsa.

Isännän tulisi mahdollisimman tehokkaasti tuhota loiskuningattaren munat, jotta niistä kuoriutuvat loisen jälkeläiset eivät syrjäyttäisi isäntäpesän asukkaita. Tutkimuksemme paljastaa, että isäntämuurahaisten toukat syövät loiskuningattarien munia ja saattavat siten osallistua pesän puolustamiseen.

TUTKIMUS JA -RYHMÄ VEI MUKANAAN

Ekologinen tutkimusharjoittelu toisena opiskeluvuonna Lotta Sundströmin johtamassa tutkimusryhmässä tutustutti minut muurahaisten ihmeelliseen maailmaan. Jäin ryhmään tekemään kesätöitä tutkimusavustajana, sitten tein samassa ryhmässä kandidaatin ja pro gradu -tutkielmaani ja aloitin lopulta väitöskirjatyön. Tarkoituksena oli tutkia suomalaisten mustamuurahaisten ja niitä uhkaavien sosiaalisten loisten koevoluutiota.

Samassa ryhmässä teki väitöskirjaansa saksalainen Eva Schultner, joka tutki muurahaistoukkien kannibalismia. Selvisi, että kannibalistiset toukat tunnistavat muurahaismunien alkuperän erittäin tarkasti. Tutkimuksissa toukat söivät munia sitä enemmän, mitä kaukaisempaa sukua ne toukille olivat. Lähisukulaisia ei kannata syödä. Oman kuningattaren läsnäollessa pesän työläiset (naaraat) eivät näet yleensä lisäänny itse, vaan niille on edullisinta siirtää omia geenejään eteenpäin siten, että ne auttavat lähisukulaisiaan.

Evan kanssa päädyimme miettimään, voisimmeko yhdistää tutkimuksemme. Voisivatko isäntäpesän toukat osallistua pesän puolustamiseen ja loiskuningattaren munien tuhoamiseen syömällä niitä? Kun isäntäpesän kuningatar on tapettu, on tilanne siellä lohduton ja kaikkien apu tarpeen. Evoluution saatossa on sellaisissa populaatioissa, joita sosiaaliset loiset uhkaavat, toukille (työläisten lisäksi) saattanut kehittyä kyky tunnistaa loiset tarkkaan. Tätä lähdimme testaamaan – ja hypoteesimme piti paikkansa! Isäntämuurahaisten toukat söivät loiskuningattarien munia enemmän kuin toisten lajien munia.

VAIHE VAIHEELTA

Tutkittavien lajien valinta Valitsimme tutkimukseen kuusi Formica-suvun muurahaislajia: isäntälajiksi Suomessa yleisesti loisitun mustamuurahaisen, kolme sosiaalista loisintaa harrastavaa lajia ja kaksi lajia, jotka eivät loisi. Kävimme etsimässä muurahaiset maastosta. Ensin oli löydettävä pesä. Koska tarvitsimme kokeissa munia ja toukkia, meidän tuli löytää myös kuningattaria (ja saada ne kiinni). Laboratoriossa kuningattarista ja tämän työläisistä pidetään hyvää huolta, jotta ne tuottaisivat kokeita varten jälkeläisiä, oikeassa paikassa ja oikeaan aikaan.

Käyttäytymiskoe Kuulostaa yksinkertaiselta: katsotaan vaan mitä munia toukat syövät! Käytännössä kokeiden pilkuntarkka suunnittelu ja toteutus vaatii kuitenkin paljon aikaa ja kokemusta. Käyttäytymiskokeen lisäksi mittasimme muun muassa munien koon ja määritimme munia syövien toukkien sukupuolen geneettisillä menetelmillä.

Hajutesti  Muurahaistoukat tunnistavat munien alkuperän todennäköisesti hajusta. Hajujen kerääminen ja määrittäminen on suhteellisen monimutkainen prosessi, mutta lyhyesti selitettynä hajuina aistittavat yhdisteet eristetään yksilön pinnalta ja analysoidaan laitteella, joka erottelee yhdisteet koon mukaan. Kun selvitämme, miten eri lajien munat eroavat hajuiltaan, pystymme arvioimaan mahdollisia tunnistamisperusteita. Tiedon keräämisen jälkeen oli edessä vielä pitkä ja istumalihaksia vaativa vaihe: tilastolliset analyysit ja monipolvinen kirjoitusprosessi.

Julkaisu Nyt juttu vihdoin ilmestyy vertaisarvioidussa tieteellisessä julkaisussa Proceedings of the Royal Society B. Näet sen klikkaamalla tästä.

Tarina jatkuu…  Mitä seuraavaksi? Meitä ihastuttaa ja hämmästyttää pienten muurahaistoukkien tarkka kyky tunnistaa toisia yksilöitä. Oletettavasti tunnistus perustuu hajuun. Aikuisten hajuaisti sijaitsee tuntosarvissa, jotka toukilta puuttuvat. Kuinka toukat haistavat ja aistivat ympäröivää maailmaa? Sitä aloimme selvittää väitöskirjani seuraavassa osaprojektissa.

Unni Pulliainen, väitöskirjatutkija, Helsingin yliopisto