Een soort bladsnijdende mier heeft een taaie laag calciet op zijn exoskelet, blijkt uit experimenten
Een dun laagje calciet op de arbeider Acromyrmex echinatior mieren (witte bedekking in deze microscoopafbeelding) verdubbelt de hardheid van het exoskelet van de insecten, vindt een nieuwe studie.
Bladsnijdende werkmieren zien er misschien uit alsof ze hulpeloos zijn tegen een vijandige soldaat die vele malen zo groot is. Maar sommige van de kleinere mieren hebben een geheim: hun hele lichaam is bedekt met een dunne maar stevige laag minerale bepantsering.
Het is de eerste keer dat dit type externe mineralisatie van het hele lichaam is gevonden in een volwassen insect, rapporteren onderzoekers online 24 november in Nature Communications.
“Ik vond steenmieren”, herinnert evolutiebioloog Hongjie Li zich tegen zijn collega, evolutiebioloog Cameron Currie, toen de eerste experimentele resultaten van de harde coating binnenkwamen. “Ik voel de opwinding nu nog steeds”, zegt Li.
De ontdekking was toevallig, zegt Currie van de Universiteit van Wisconsin-Madison, die al meer dan twintig jaar bladmieren bestudeert. Zijn laboratorium had de interacties tussen mieren en hun externe microben onderzocht, waarvan wordt aangenomen dat ze een cruciale rol spelen in de landbouwpraktijken van de mieren (SN: 23/04/20), toen het team een ​​witte glans tegenkwam op de exoskeletten van Acromyrmex echinatior werkmieren.
Die coating moest eraf zodat de onderzoekers de structuur van het exoskelet nader konden bekijken. Dus gaf Currie Li, toen een postdoctoraal student in het laboratorium van Currie, die nu aan de Ningbo University in China zit, de opdracht om het te verwijderen. Maar niets leek te werken, wat suggereert dat de coating geen was of een andere op koolstof gebaseerde verbinding was. Toen, terwijl hij zijn tanden poetste, kreeg Li een openbaring: mondwater. Het helpt bij het verwijderen van allerlei etensresten zonder de tong te beschadigen, en kan minerale afzettingen op de tanden oplossen, dus besloot Li de vloeistof eens te proberen.
Het mondwater deed het en gaf het team ook de eerste aanwijzing dat de coating van minerale aard was. Verdere chemische, röntgen- en microscopisch onderzoek onthulde een dunne laag calciet met een hoog magnesiumgehalte.
Om te zien hoe beschermend het pantser is, testten de onderzoekers de hardheid van het exoskelet van de mier door gepantserde en niet-gepantserde stukken te porren totdat er een inkeping werd gevormd. Ondanks dat het slechts 7 procent van de totale dikte van het exoskelet is, verdubbelt de calcietcoating op zijn minst de hardheid van het exoskelet, ontdekte het team.
De ontdekking is verrassend, zegt Duncan Murdock, een paleobioloog aan het Oxford University Museum of Natural History, hoewel misschien niet geheel onverwacht, voegt hij eraan toe. Dat komt omdat mieren verre neven zijn van krabben en andere kreeftachtigen, die over het algemeen gemineraliseerde exoskeletten hebben.
Het is onduidelijk hoe het pantser wordt gemaakt, hoewel Currie denkt dat er bacteriën bij betrokken zijn. Als dat zo is, kan dit een andere manier zijn waarop het microbioom van de mieren een enorm verschil maakt voor het overleven van de insecten.
Het team testte ook hoe goed het pantser de mieren beschermde in gevechten met andere, grotere miersoorten. In geënsceneerde veldslagen tussen een drietal arbeiders en een eenzame soldatenmier van een andere soort, Atta cephaloten, gaf dit minerale pantser eigenhandig de schaal in het voordeel van de arbeiders, zeggen de onderzoekers. Bijna alle mieren die werden grootgebracht om geen pantser te produceren, werden gedood door de soldatenmier, terwijl de overgrote meerderheid van de gepantserde mieren het overleefde.
Robert Schofield, een biofysicus aan de Universiteit van Oregon in Eugene, is niet overtuigd door de gevechtsgegevens en vraagt ​​zich af of de wapenloze mieren andere verschillen hadden die mogelijk tot hun ondergang hebben geleid. Toch is hij geïntrigeerd en is hij van plan om soortgelijke coatings te onderzoeken die hij op andere bladsnijdende mieren heeft gezien.
Currie is van plan om ook andere mieren te onderzoeken, in de hoop te bepalen hoe wijdverbreid het fenomeen pantser is. Uitzoeken hoe de dunne maar taaie coating wordt gevormd, zou op een dag nuttig kunnen zijn voor mensen bij het ontwikkelen van beschermende coatings voor allerlei soorten producten.
