Kukaan ei kutsuisi muurahaisvauvaa söpöksi. Ne eivät ole kovinkaan kauniita katsella – hyönteiset aloittavat elämänsä ruman näköisinä matomaisina toukkina – ja niiden käytös on suoraan sanottuna pelottavaa: jos ne eivät oksenna aikuisen suuhun, ne ahmivat ahnaasti toisiaan.
Vaikuiset muurahaiset eivät kuitenkaan vain siedä tätä käytöstä poikasissaan – ne ovat siitä riippuvaisia. Tutkijat epäilevät nyt, että muurahaisten toukilla on kauaskantoinen rooli, joka on elintärkeä niiden monimutkaisten yhteiskuntien yhteenkuuluvuudelle, joihin ne syntyvät.
”Toukat saattavat olla erillinen sosiaalinen kasti, jolla on erityinen tehtävä, jota ilman siirtokunta ei toimisi”, sanoo Eva Schultner Regensburgin yliopistosta Saksasta, joka tutkii kehittyvien yksilöiden roolia muurahaisyhdyskunnissa.
Joidenkin hyönteisten poikaset, kuten termiittien poikaset, muistuttavat usein mini-aikuisia yksilöitä, joilla on myös pienet jalat. Muurahaisten toukkia on harvoin siunattu tällaisilla ominaisuuksilla. Niiden raajattomat vartalot näyttävät tekevän niistä kykenemättömiä juurikaan liikkumaan, mikä antaa vaikutelman, että ne ovat vain passiivisia esineitä, jotka ovat riippuvaisia aikuisen hoivasta. Niillä ei ole edes antenneja, joita aikuiset käyttävät ympäristönsä aistimiseen ja viestintään – joten biologit olettivat aikoinaan, etteivät ne ole vuorovaikutuksessa ympäristönsä kanssa.
Mutta ulkonäkö voi pettää.
Jotkut muurahais-toukat viestivät aikuisille olevansa nälkäisiä heiluttelemalla ja liikuttelemalla muhkuraisia vartaloitaan selvillä tavoilla. Toiset, kuten bulldog-muurahaisten toukat, seisovat pystyssä. Jotkut toukat ovat itse asiassa liikkuvia, vaikka niillä ei ole jalkoja. Ne voivat ryömiä kohti hyönteis- tai matosaalista saalista, jonka työntekijät tuovat pesään.
Muurahaisten toukat kätkevät sisäänsä lisäksi epätavallisia ruumiinpiirteitä. Esimerkiksi kehittyvien Myrmecina-muurahaisten pienet, pitkänomaiset päät ovat sopeutuneet täydellisesti ruokailuun. Aikuiset repivät punkin auki ja esittävät sen toukille, jotka sitten upottavat pitkänomaiset päänsä ruhoon ja syövät sen sisällön.
Leptothorax-muurahais-toukilla on täydentävä piirre: niiden vatsassa olevat ainutlaatuiset rakenteet toimivat ruokakoreina, joiden avulla ne voivat pitää kiinni saaliistaan.
Joillakin muurahais-toukilla on ääntä tuottava elin, jonka avulla ne voivat kommunikoida
Monien muurahais-toukkien lähikuva paljastaa, että niiden vartalot ovat karvojen peitossa, jotka ovat usein erikoistuneet eri tehtäviin. Puumuurahaisilla karvat toimivat tarranauhan tavoin sitoen toukat toisiinsa, jotta työntekijät voivat helposti kuljettaa niitä. Toisen muurahaislajin, Pheidole rhean, vanhemmilla toukilla on karvojensa päässä koukkuja, joiden avulla aikuiset voivat kiinnittää ne pesänsä seiniin. Työntekijöiden uskotaan ripustavan poikasia, jotta he voivat järjestellä niitä ja määrittää ruokinta-ajat. Poneriinimuurahaisilla on samanlainen järjestelmä, paitsi että ne käyttävät koukkuina tahmeita, näppylöitä muistuttavia rakenteita.
Karvat voivat kuitenkin toimia muutenkin kuin ankkureina: ne voivat auttaa toukkia kommunikoimaan. Ampiaisten toukat käyttävät karvoja pääasiallisena aistielimenään. Kun ne ovat pesissään, ne voivat havaita tärinän, kun aikuiset naputtelevat seiniä. Värähtelyvihjeiden uskotaan myös vaikuttavan siihen, kehittyykö nuoresta ampiaisesta työläinen vai kuningatar. Schultnerin mukaan muurahais-toukat saattavat käyttää karvoja vastaavalla tavalla, vaikka kukaan ei olekaan tehnyt tutkimuksia, jotka vahvistaisivat ajatuksen.
Karvojen sijasta joillakin muurahais-toukilla on ääntä tuottava elin, jonka avulla ne voivat kommunikoida. Karsten Schonrogge NERC Centre for Ecology and Hydrology -keskuksesta Wallingfordissa Yhdistyneessä kuningaskunnassa havaitsi, että kun joidenkin Myrmica-muurahaiskuoriaisten kuorien ulkokuori kovettuu, niihin muodostuu erikoistunut elin, jonka avulla ne pystyvät soittamaan ääniä. Vanhemmat muurahaiset käyttävät tavallisesti kemiallisia signaaleja kommunikointiin, mutta tutkijat uskovat, että poikasten kova ulkokuori saattaa estää feromonien erittymisen, mikä rohkaisee niitä turvautumaan ääniin kommunikoidakseen. Hankausäänet näyttävät viestivän korkeasta sosiaalisesta asemasta, sillä alempaan luokkaan kuuluvat toukat ovat mykkiä.
Joidenkin muurahaisten toukilla on fyysisiä ominaisuuksia, jotka hyödyttävät koko pesäkettä. Kudontamuurahaisten toukat tuottavat silkkiä koteloidensa kehräämiseen, mutta aikuiset käyttävät silkkiä myös pesiensä rakentamiseen. Tähän tehtävään rekrytoidaan enimmäkseen naaraspuolisia toukkia, mikä viittaa toukkien väliseen työnjakoon.
Tulvien aikana jotkin muurahaislajit hyödyntävät toukkiensa luontaista kelluvuutta pesäkkeen pelastamiseksi. Formica selysiantit liittyvät fyysisesti yhteen muodostaakseen lauttoja selviytyäkseen tulvasta. Toukat, jotka kelluvat helpommin, asetetaan aina lautan pohjalle – ja riskialttiista asennosta huolimatta ne yleensä selviävät hengissä.
Amblyopone silvestrii -muurahaiset puhkaisevat toukan ihon päästäkseen käsiksi toukan vatsaontelossa oleviin kanaviin ja juodakseen sen verta vampyyrityyliin
Toukkien käyttäytyminen saattaa olla vielä oudompaa kuin niiden vähän tunnetut fyysiset ominaisuudet. Ne toimivat esimerkiksi usein ”yhteisvatsoina” . Aikuisilla on niin ohut vyötärö, että ne voivat kuluttaa vain nesteitä. Toukat syövät hyönteisiä aikuisten puolesta ja tuottavat sitten proteiinipitoisen nesteen, jota vanhemmat voivat syödä.
Toukkien ruoankäsittelytaktiikka voi vaihdella. Esimerkiksi nuoret poneromuurahaiset aloittavat hyönteisten sulattamisen ulkoisesti syljen avulla, ennen kuin ne nielevät ne ja oksentavat sulatetut jäännökset takaisin työntekijän suuhun. Työläinen puolestaan syöttää ulos syljeskellyn proteiinin kuningattarelleen, mikä on sille elintärkeää munien tuottamiseksi.
Muut toukat, kuten muurahaislajin Pheidole spadonia toukat, auttavat aikuisia käsittelemään ruokaa hieman eri tavalla. Eräässä kokeessa biologit havaitsivat, että työläismuurahaiset tukeutuvat toukkiin saaliin pehmentämisessä. Työläismuurahaiset paloittelivat hedelmäkärpäsiä ja asettivat sitten pienet, sitkeät ruumiinosat toukan suun alle, ruoan säilyttämiseen erikoistuneisiin uriin. Toukka kuolasi sitten kärpäsen jäännösten päälle ja päällysti ne syljellä, joka sulatti ja pehmensi kudoksen. Joskus toukka lävisti ruoan leuoillaan, jotta ruoansulatusentsyymit pääsisivät tunkeutumaan ja nopeuttamaan prosessia. Lopulta työläiset imevät pehmytkudoksen ja syöttävät osan siitä takaisin toukalle.
Muurahais-toukat huolehtivat joskus aikuisista vielä makaaberimmalla tavalla. Amblyopone silvestrii -muurahaiset puhkaisevat toukan ihon päästäkseen käsiksi sen vatsassa oleviin kanaviin ja juovat sen verta vampyyrityyliin. Nämä muurahaiset saalistavat suuria tuhatjalkaisia, joita ei aina ole saatavilla, joten biologit uskovat, että niiden verenimukäyttäytyminen on sopeutumista ruokavalion täydentämiseksi. Muut Amblyopone-muurahaiset puristavat toukan kaulaa poistaakseen sylkipisaroita. Solenopsis-muurahaiset nipistävät toukan takapäätä vapauttaakseen maitomaisia peräaukon pisaroita, jotka ovat täynnä kierrätettyjä ravintoaineita.
Toukat itse asiassa viivyttivät työläisten lisääntymistä
Kuolleita toukkia voidaan syödä myös kokonaisina, kunhan ne eivät ole kuolleet tarttuvan taudin seurauksena. Äärimmäisimmissä tapauksissa, kun ravinnosta on pulaa, toukat saattavat joutua ottamaan yhden joukkueen puolesta: ne tapetaan ja syödään. ”Ne ovat valmiita proteiinipaketteja, joita pesäkkeessä on saatavilla”, Schultner sanoo. ”Jos kuningatar on vaarassa nääntyä nälkään, sille syötetään toukkia tai nukkeja.”
Olemalla avainasemassa ravinnon tarjonnassa toukat voivat vaikuttaa pesäkkeen lisääntymismenestykseen. Koska kuningatar tarvitsee toukkien tarjoamaa proteiinia tuottaakseen munia, sen hedelmällisyys kasvaa, kun toukkia on enemmän. Lisäksi faaraomuurahaisilla (Monomorium pharaonis) toukat näyttävät aktiivisesti valitsevan, mille aikuisille ne luovuttavat eritteitä, jotta ne eivät antaisi ravinteita kevytmielisesti pois. Ne luovuttavat mehunsa mielellään kypsille kuningattarille, jotka ovat paritelleet, mutta kieltävät ne nuorilta, seksuaalisesti aktiivisilta kuningattarilta ja neitsyiltä. Kemialliset signaalit voivat auttaa niitä arvioimaan kuningattaren hedelmällisyyttä.
Larvat voivat säädellä lisääntymistä myös muilla tavoin. Vaikka työläismuurahaiset voivat yleensä tuottaa omia jälkeläisiään, ne yleensä pidättäytyvät, kun kuningatar on paikalla, ja huolehtivat sen sijaan sen munista. Jessie Ebie Arizonan valtionyliopistosta Tempestä kollegoineen halusi selvittää, miten Novomessor cockerelli -työläismuurahaiset, jotka elävät moniin toisiinsa liittymättömiin pesiin levittäytyneissä yhdyskunnissa, tietävät, että jossakin päin järjestelmää on hedelmällinen kuningatar ilman, että he ovat olleet tekemisissä sen kanssa.
Työläismuurahaiset tuottavat munia, jotka näyttävät identtisen näköisiltä kuin kuningatarkuningattaren munat, minkä vuoksi Ebie työryhmineen aluksi arveli, että jokin kemiallinen merkkipiste kuningatarkuningattarelle auttoi tekemään eron selväksi ja rohkaisi muurahaismuurahaisia keskeyttämään omien muniensa munimisen. ”Olimme yllättyneitä huomatessamme, että kyse ei ollutkaan munista”, Ebie sanoo. ”Toukat itse asiassa viivyttivät työläisten lisääntymistä.”
Kun työläisten ympärillä oli kuningattaren tuottamia munia, ne jatkoivat munimista normaalisti. Mutta kun kuningattaren toukat olivat läsnä, työläiset pidättäytyivät.
Toukat voivat myös kannibalisoida tunkeilijoita
Ebie yrittää nyt ratkaista mysteeriä siitä, miten toukat estävät jälkeläistuotantoa. Ne saattavat vapauttaa feromoneja, tai työläiset saattavat yksinkertaisesti saada liian vähän lisääntymiseen tarvittavia ravintoaineita sen jälkeen, kun ne ovat toimittaneet toukille ruokaa. ”Työläiset tuottavat munia, jotka eivät ole elinkelpoisia toukkien ja kuningattaren ruokkimiseksi”, Ebie sanoo.
Mutta kaikkein arvoituksellisinta käyttäytymistä saattaa olla kannibalismi. Muurahais-toukat syövät joskus toisia toukkia – hämmentävää käytöstä sosiaalisessa lajissa, jossa yhteistyö ja uhrautuminen yleensä hallitsevat. ”Kannibalismi on yksi ilmeisimmistä itsekkäistä käyttäytymistavoista”, Schultner sanoo.
Tuoreessa tutkimuksessaan Schultner ja hänen työryhmänsä tutkivat, voivatko kannibalistiset toukat auttaa lähisukulaisiaan. Muurahaispesät voivat koostua muurahaisryhmistä, jotka eivät ole läheistä sukua toisilleen, ja joskus ne kokoavat yhteen satoja tai tuhansia eri perheitä. Tutkijat epäilivät, että toukat saattavat herkemmin syödä yksilöitä, jotka ovat kaukaisia sukulaisia kuin läheisiä serkkuja. Sukuun kuulumattomista jälkeläisistä eroon pääseminen auttaisi heidän perhettään valtaamaan yhdyskunnan.
Vertailemalla kahdeksaa muurahaislajia, joiden yhdyskunnissa oli erilaisia sukulaisuussuhteita, Schultner kollegoineen havaitsi, että toukkien kannibalismin määrä oli alhaisempi pesissä, joissa asui läheisiä sisaruksia. Tämä viittaa siihen, että toukat pystyvät erottamaan läheiset ja vähemmän läheiset sukulaiset toisistaan – vaikka on epäselvää, miten ne tekevät tämän.
”Ne pystyvät arvioimaan ympäristöään ja reagoimaan eri tavoin erilaisiin sosiaalisiin konteksteihin”, Schultner sanoo. Urospuoliset toukat harjoittivat myös todennäköisemmin kannibalismia kuin naaraat, vaikka tässäkin tapauksessa on vielä mysteeri, miksi näin olisi.
Toukat saattavat myös pystyä kannibalisoimaan tunkeilijoita. Monet muurahaiset ovat sosiaalisia loisia ja perustavat uuden pesäkkeen varastamalla toisen lajin kodin. Nuori kuningatar tunkeutuu tyypillisesti vieraaseen pesään ja munii munansa huijaten siellä asuvia työläisiä kasvattamaan niitä. Ajan mittaan hänen jälkeläisensä ottavat vallan.
Kukoistava muurahaispesä on yleensä vaatimattoman toukkaperinteensä tuote
Schultner ja hänen tiiminsä haluavat nyt selvittää, pystyvätkö toukat auttamaan kotiensa puolustamisessa kannibalismin avulla. Koska hyökkäävän kuningattaren kimppuun ei yleensä hyökätä ja sitä ei tapeta suoraan, he epäilevät, että isäntä-toukat voisivat taistella salaa kohdistamalla hyökkäyksen sen sijaan sen muniin. ”Huomasimme, että toukat näyttävät reagoivan eri tavoin erityyppisiin muniin, joten ehkä ne tunnistavat loisen munat ja syövät ne”, Schultner sanoo.
Ensimmäiset tulokset näyttävät tukevan heidän hypoteesiaan. Mutta sen selvittäminen, miten toukat voivat erottaa munat toisistaan, on seuraava haaste. Aikuiset käyttävät antennejaan ympäristönsä aistimiseen, mukaan lukien hajujen havaitsemiseen, mutta toukilla ei ole tuntosarvia tai hajuja havaitsevia elimiä. Joidenkin muiden hyönteisten toukilla on hajureseptorit muualla kehossaan – ja on mahdollista, että muurahais-toukat noudattavat tätä mallia. ”Se viittaa siihen, että ne pystyvät arvioimaan kemiallista ympäristöään”, Schultner sanoo.
Larvat saattavat luopua monista kyvyistään kypsyessään majesteettisiksi aikuisiksi muurahaisiksi, mutta niiden lapsuus jättää jälkensä. Muurahaispoikaset oppivat esimerkiksi pesätovereidensa hajun jo varhain, mikä näyttää vaikuttavan niiden kykyyn tunnistaa pesäkkeen jäsenet aikuisina. Niiden ravinto ja ympäristö toukkina vaikuttavat myös siihen, tuleeko niistä työläisiä vai kuningattaria – ja ne saavuttavat maksimikokonsa ennen aikuisuutta.
Itse asiassa pesäkkeen – ja sen jälkeläisten – tulevaisuus riippuu monin tavoin toukista. Se, mitä toukille tapahtuu niiden kehityksen aikana, voi tuottaa ominaisuuksia, jotka siirtyvät uusille sukupolville luonnonvalinnan kautta. Kukoistava muurahaisyhdyskunta on yleensä vaatimattoman toukkaperintönsä tuote.
”Ei ole niin tärkeää, mitä ne tekevät aikuisina”, Schultner sanoo. ”Se, mitä ne tekevät kehityksen aikana, vaikuttaa niiden menestykseen myöhemmässä elämässä.”
Liity yli kuuden miljoonan BBC Earth -fanin joukkoon tykkäämällä meistä Facebookissa tai seuraamalla meitä Twitterissä ja Instagramissa.
Jos tykkäsit tästä jutusta, tilaa viikoittainen uutiskirje bbc.com:n feature-uutiskirje nimeltä ”If You Only Read 6 Things This Week”. Käsin poimittu valikoima juttuja BBC:n pääkaupungista, kulttuurista, maapallon tulevaisuudesta ja matkailusta, joka toimitetaan postilaatikkoosi joka perjantai.