Reconnaissance des bactéries symbiotiques mutualistes par la fourmi coupeuse de feuille : Acromyrmex sp.
Pendant des millions d'années, les fourmis champignonnistes ont défendu leurs jardins de champignons contre les parasites spécialisés avec des antibiotiques produits par une bactérie actinomycète mutualiste (genre Pseudonocardia ). Malgré le risque d'être infectée par des souches de divers parasites phylogéniques, chaque colonie de fourmis maintient une souche de Pseudonocardia symbiotique, qui est principalement transmis (verticalement) entre les colonies par la reine lors de la fondation. Dans cette étude, nous montrons que les fourmis coupeuses de feuilles du genre Acromyrmex sont capables de faire la différence entre leur souche actinomycète native et une variété de souches sympatriques et allopatriques d'autres Acromyrmex sp., en plus de souches provenant d'autres champignons symbiotiques à d'autres genres de fourmis (Atta,...). Le mécanisme de reconnaissance est suffisamment sensible pour que les fourmis distinguent les souches symbiotiques étroitement apparentées. Nos résultats suggèrent que la reconnaissance du champignon symbiotique peut jouer un rôle crucial dans le mutualisme entre le champignon et la fourmi, et permette aux fourmis de conserver une souplesse écologique nécessaire à la défense de leur jardin contre des parasites divers et, en même temps, de résoudre les conflits potentiels qui peuvent survenir dans l'élevage des souches symbiotiques entre fourmis concurrentes.
Les fourmis champignonnistes (tribu Attini) dépendent du champignon qu'ils cultivent pour se nourrir, et cette association mutualiste existe depuis 50 à 65.000.000 ans dans le bassin de l'Amazone. En plus de fournir le substrat pour la croissance du fungus, les fourmis toilettent leur jardin de champignon pour éliminer les microbes pathogènes ou concurrents, en particulier Escovopsis - un microparasite capable de dévaster rapidement le jardin de champignon en entier. En plus de se livrer à des comportements spécifiques pour défendre leurs jardins de champignons, les fourmis ont un mutualisme avec des bactéries qui produisent des antibiotiques ayant une activité spécifique apparente contre Escovopsis. Ces bactéries, du genre Pseudonocardia, sont généralement logés sur le cuticule des fourmis dans les structures complexes liés aux glandes exocrines. Des études phylogénétiques moléculaires du parasite Escovopsis et de la répartition des structures spécialisées pour la culture des bactéries filamenteuses suggèrent que les fourmis champignonnistes ont employé des espèces de Pseudonocardia symbiotiques pour traiter les parasites du jardin dès les premiers stades du mutualisme fourmi-champignon.
Comme le champignon Pseudonocardia, la bactérie mutualiste qui produit l'antibiotique est transmis (verticalement) par la reine fondatrice de sa colonie d'origine à sa nouvelle colonie. Comme prévu par ce mode de transmission, les comparaisons phylogénétiques entre Pseudonocardia et les fourmis champignonnistes Acromyrmex sp. révèlent un certain (large) degré de coévolution entre les mutualistes. Cependant, la coévolution stricte entre les fourmis et les bactéries est perturbée, en particulier aux niveaux phylogénétiques plus fins, par des commutations des souches de Pseudonocardia de différentes espèces de fourmis Attines, à la fois au sein et entre les générations. Par exemple, Poulsen et al. ont trouvé des preuves de fréquents « échanges » de Pseudonocardia entre les espèces de fourmis sympatriques dans le genre Acromyrmex , indiquant que la transmission « horizontale » de champignons symbiotiques se produit et peut être commune.
Contrairement à la variété de Pseudonocardia transmise essentiellement "verticalement", le parasite du jardin Escovopsis est transmis "horizontalement". Comme prévu par ce mode de transmission, les jardins de fourmis champignonnistes peuvent être infectés phylogénétiquement par des souches diverses d'agents pathogènes.
En outre, les expériences d'infection indiquent des différences dans les capacités inhibitrices des différentes souches de Pseudonocardia, ainsi que des variations dans les souches d'Escovopsis face aux antibiotiques différents.
Ainsi, pour faire face aux souches phylogénétiquement diverses d'Escovopsis, les fourmis champignonnistes peuvent :
(1) maintenir des souches multiples de Pseudonocardia mutualiste et / ou
(2) avoir la souplesse nécessaire pour acquérir de nouvelles souches de bactéries pour produire un antibiotique adéquat lorsque leurs jardins sont infectés par des souches d'Escovopsis qui sont relativement résistantes aux antibiotiques produites par leur souche actuelle de Pseudonocardia.
Le maintien d'une souche unique de Pseudonocardia symbiotique correspond à l'actuelle théorie de l'évolution, qui prédit que le mélange de souches de Pseudonocardia peut entraîner une concurrence et les conflits pour les souches de champignons symbiotiques ont un coût pour les fourmis. D'autre part, un inconvénient potentiel d'avoir une seule souche de Pseudonocardia est le manque de souplesse écologique dans la défense du jardin de champignon contre les infections par diverses souches d'Escovopsis
En résumé, les fourmis du genre Acromyrmex ont créé une relation symbiotique entre elles et le "fungus" qui leur sert de nourriture. Les jeunes princesses qui partent essaimer ingurgitent avant leur départ une souche de ce "fungus" dans leur jabot social, afin de le recracher une fois fécondées et cachées sous terre. Mais un champignon parasite (Escovopsis sp.) sévit dans les cultures de "fungus", c'est pourquoi ces fourmis ont adopté une relation symbiotique avec une autre bactérie (que les reines prennent chez-elles avant d'essaimer) : Pseudonocardia sp. qui produit un antibiotique servant à éliminer le parasite Escovopsis sp.. Les Acromyrmex ssp. sont capable de reconnaître leur champignon symbiotique ([Pseudonocardia sp.]) afin de lutter contre Escovopsis, mais chaque parasite symbiotique produit un antibiotique spécifique à une espèce d'Escovopsis. C'est pourquoi les colonies doivent adopter des relations symbiotiques avec d'autres espèces de Pseudonocardia pour accroître leur souplesse écologique dans la défense du jardin de champignons.
Le texte d'origine est en Anglais, j'ai fais de mon mieux pour traduire.
