Mauren er klodens sanne hersker

En kolonne av grønne blader kommer marsjerende over skogbunnen. Det ser akkurat ut som de svever over bakken, men under hver bladbit sliter en maur med å frakte fangsten fra trekronene hjem til sin underjordiske koloni.

Bladbitene er mye større enn bladskjærermaurene som bærer dem, og veier opp mot seks ganger så mye. Det svarer til at en person på 80 kilo bærer rundt på omkring et halvt tonn.

Når det er nødvendig, kan den sør- og mellomamerikanske maurarten faktisk bære opptil 50 ganger sin egen vekt, og andre maurarter kan presses til å løfte ting som er 1000 ganger så tunge som dem selv.

Maurens kropp er perfekt skrudd sammen for å løfte tunge ting, og den evnen har de sosiale insektene utnyttet til å bygge opp avanserte maursamfunn over hele verden.

Nå har en japansk-fransk forskergruppe avslørt hemmeligheten bak maurens ekstreme krefter. Forskerne har skannet og analysert arbeidsmaurenes muskulatur, og studiene tyder på at maurens styrke er et direkte resultat av at forfedrene kastet vingene og gjorde plass til andre muskler. Til gjengjeld for å gi opp flygeevnen fikk mauren krefter til å erobre hele jorden.

Mauren er biens vingeløse fetter

Maurene er en av de største suksesshistoriene i dyrelivets historie. Tross den beskjedne størrelsen utgjør de 15–20 prosent av den samlede biomassen av dyr på land.

Maurens opprinnelse kan spores helt tilbake til juratiden – fossilfunn tyder på at de første maurene eksisterte for 140–168 millioner år siden, den gangen dinosaurene hersket på jorden. Plantelivet var betydelig fattigere enn i dag, og maurens utbredelse var relativt beskjeden.

Først da blomsterplantene oppsto for om lag 100 millioner år siden og forsynte økosystemene med nye næringskilder, skjøt maurenes utvikling fart. Siden den gang har de små insektene stormet fram og utviklet seg til mer enn 14 000 arter spredt ut over alle kontinenter bortsett fra Antarktis.

De fleste maurarter lever i kolonier dypt under bakken, for eksempel bladskjærermaurene, som har kolonier som strekker seg helt ned til seks meters dybde. Det er bare materialet fra alle de utgravde gangene som stikker opp på skogbunnen som en tue.

Andre arter, for eksempel tømrermaurene, huler ut boligen i trestammer, mens kvikkmaurene bygger kolonier av blader høyt oppe i trærne. Men uansett hvilket miljø maurartene lever i, er alle hypersosiale insekter med en klar rollefordeling mellom arbeidere, dronning og droner.

Arbeidsmaurenes utrettelige innsamling av mat til kolonien minner om bienes innsamling av blomsterpollen til kolonien. Og det er ikke tilfeldig.

Maur er tett beslektet med bier og veps – alle tre stammer fra en vepselignende stamfar og tilhører insektgruppen Hymenoptera. Men i motsetning til hos bier og veps er det bare dronningen og dronene som kan fly hos mauren, mens alle arbeiderne har mistet vingene.

Hittil har forskere tolket arbeidsmaurenes manglende vinger som en tilpassing til maurtuas trange underjordiske ganger, men nå har nye studier avslørt at tapet av vinger ikke bare var et nødvendig onde – det er nøkkelen til maurens suksess.

Tap av vinger ble en styrke

Flygende dyr kan gjennomsøke større areal på kortere tid, og det kan derfor være vanskelig å forstå hvorfor maurene ga avkall på vingene. Men det å fly har sin pris.

Hos flygende insekter kan vingemusklene utgjøre mer enn halvparten av den samlede muskelmassen i toraks – insektenes overkropp. Og da blir det mye mindre plass til andre muskler, som for eksempel sørger for å stabilisere og bevege hode og bein eller støtte magen.

Forskere ved det teknisk-naturvitenskapelige instituttet OIST i japanske Okinawa og ved Sorbonne-universitetet i Paris satte seg som mål å kartlegge hvilke konsekvenser tapet av vingene har hatt for arbeidsmaurenes muskulatur.

Ved hjelp av avansert røntgenteknologi skannet forskerne anatomien til arbeidsmaur og dronninger i høy oppløsning. Skanningene ga et detaljert tredimensjonalt bilde av de ulike musklene i maurenes toraks. Forskjellene var slående.

I arbeidsmaurenes toraks har muskulaturen blitt fullstendig omorganisert. Tre muskler er forstørret, og festene til flere andre muskler er forandret. Muskelen som i dronninger er ansvarlig for å bevege vingene, er i arbeidsmaurene skrumpet inn til en liten, kompakt muskel. Muskelen er optimalisert for å støtte de muskelgruppene som beveger hode, bein og mage.

Tapet av vingemusklene har også frigjort plass til større nakkemuskler og til en forlenging av de musklene som løfter kroppen opp fra bakken når mauren sleper på tunge ting.

Muskelendringene er den viktigste årsaken til arbeidsmaurenes fantastiske styrke. Men kraftige ledd som kan motstå ekstremt trykk, og et hudskjelett som støtter kroppen slik at musklene kan bruke all kraften på å løfte, bidrar også til maurenes nærmest overnaturlige styrke.

Arbeidsmaur løfter i flokk

Med sin svulmende muskelstyrke har maurene klart å innta alle typer økosystemer, fra tørre ørkener til tropiske regnskoger – og kjøkkenskap i mange boliger. Men bare styrken kunne aldri ha brakt maurene så langt. Det måtte også enestående samarbeidsevner til.

Kombinasjonen av styrke og samarbeid illustreres perfekt av arten stankelbeinmaur. Arten er spesialisert på å løfte i flokk når tunge funn skal fraktes tilbake til kolonien.

Felles løft gjør det mulig å transportere mye tyngre objekter, men likevel er det et sjeldent syn i naturen – og det er det en god grunn til. Oppmerksomheten på omgivelsene og reaksjonshastigheten senkes nemlig markant for hvert individ som er med og bærer, og det øker risikoen for å bli tatt av rovdyr.

Bortsett fra mennesker og noen få sosiale edderkopper og gjødselbiller er det bare maur som samarbeider om å løfte. Men siden maur løfter med kjevene, mister de oversikten når de løfter store gjenstander, og derfor har forskere lurt på hvordan de kan koordinere flytteoppgaven.

Nå har forskere ved Weizmann Institute of Science i Israel og det franske senteret for vitenskapelig forskning CNRS undersøkt hvordan stankelbeinmaur samarbeider om å løfte.

Forskerne hadde på forhånd en teori om at en av maurene dirigerte alle de andre, men i stedet viste det seg at gruppen alltid gikk i samme retning som mauren som ankom sist.

Når maur løfter i fellesskap, bytter de hele tiden på å være med, og det gir god mening å la den sist ankomne lede an, siden den har det mest oppdaterte bildet av omgivelsene.

Barske krigere pleier de sårede

Maur bruker ikke superkreftene sine bare på å løfte i flokk. Like samarbeidsvillige som de er når det gjelder de andre medlemmene av kolonien, like fiendtlige er de overfor fremmede. Nabokolonier kjemper om de samme næringskildene og ligger i konstant krig med hverandre.

Maurkriger foregår som regel med frontale og brutale sammenstøt på slagmarken, men maurene kan også bruke mer avanserte teknikker. Med sine avanserte sosiale evner har de utviklet strategier for å bilegge stridigheter uten dødsofre.

De såkalte honningkrukkemaurene spiser termitter, og når maur fra to ulike kolonier støter på hverandre, avgjør de retten til byttet på en nærmest sportslig måte.

Arbeidsmaurene fra hver koloni samles i sirkler og stiller seg opp på bakbeina. Etter oppvisningen forlater de minste maurene scenen og etterlater termittene til kolonien med de største maurene. Større maur kommer som regel fra større kolonier, og derfor er størrelsesforskjellen en god indikator på hvem som ville ha vunnet i kamp.

Maurenes evner når det gjelder krigføring kommer også til uttrykk i måten noen arter behandler sine sårede soldater på. Det gjelder for eksempel når maur av arten Megaponera analis kommer til skade under plyndringstokter i termittkolonier i Sahara.

Spesialiserte sanitetsmaur bærer straks de sårede kameratene hjem til kolonien, der de pleier dem og holder de skadede lemmene på plass mens de slikker på såret i flere minutter om gangen.

Og behandlingen gjør underverker. Uten behandling har sårede maur 80 prosents sannsynlighet for å dø innen 24 timer, antagelig på grunn av infeksjoner. Behandlede maur har derimot bare 10 prosents risiko for å dø.

Forskerne som har studert maurene, noterte seg dessuten at alvorlig skadede maur nektet å ta imot hjelp, antagelig fordi det er viktigere for kolonien å prioritere de maurene som har best sjanse for å overleve.

Gravearbeid hjelper miljøet

Maurenes arbeidsomhet og styrke hjelper ikke bare dem selv, men også de økosystemene de lever i. En studie foretatt av engelske forskere ved Universitetet i Exeter slår fast at maurenes nærvær øker det biologiske mangfoldet og utbredelsen av andre dyr i området.

Studien ble foretatt i Tyskland, der forskerne testet innvirkningen av ulike kombinasjoner og befolkningsstørrelser av vanlige røde maur og svarte hagemaur på andre dyregrupper i området.

En av de viktigste årsakene til at maur har en så gunstig virkning på andre dyr, er arbeidet de gjør under bakken. De aller fleste maurarter bygger kolonier under bakken, og det fører til store omskftinger når jord fra dypet fraktes opp til overflaten.

Enorme mengder jord samles i karakteristiske hauger på jordoverflaten for å gjøre plass til maurtuens underjordiske ganger og kamre. Maur graver opp mye mer jord enn andre jordgravere, som for eksempel termitter, mark og jordekorn.

For å få et innblikk i hvor mye jord maurene frakter opp til overflaten, har forskere fulgt maurarten Pogonomyrmex badius, som lever i Florida i USA. Ut fra målingene anslås det at arten flytter 64 tonn jord per hektar (10 000 m²) opp til overflaten i løpet av hundre år. Og det er bare en enkelt art.

At maur ofte anlegger nye kolonier, bidrar voldsomt til de høye nivåene. Uthulingene av jorden gjør at vann og oksygen kan trenge dypere ned, noe som gjør jordkvaliteten bedre, til glede for både planter og dyr.

I tillegg til alt dette frakter maurene også med seg mat og materialer som tilfører næring til jorden. Dermed øker mangfoldet av andre organismer. Maurene er altså en slags ingeniører som konstruerer enorme underjordiske byer som øker jordkvaliteten og tiltrekker seg andre arter.

Maurene hjelper ikke bare plantelivet ved å bearbeide jorda, men også ved å spre frø og spise skadedyr.

Forskere sentrifugerer maur

I framtiden vil maurene kanskje kunne gjøre like stor nytte for robotteknologi som de gjør for økosystemene. Forskere har fått øynene opp for det mekaniske vidunderet maurene er, og kanskje vil det være mulig å overføre deler av den geniale anatomien til små roboter.

I tillegg til muskulaturen i overkroppen har forskere også undersøkt styrken i leddene, ikke minst nakken. Fordi maurene løfter ting med de kraftige kjevene, krever det en enorm styrke i nakken å holde lasten hevet over bakken.

For å teste nakken limte forskerne fast hodene til bedøvede maur i en sentrifuge og skrudde den opp til flere hundre rotasjoner i sekundet.

Rotasjonene skapte en enorm sentrifugalkraft som trakk kroppene utover. Men fordi hodene var limt fast, ble maurene hengende helt til nakken måtte gi etter for sentrifugalkraften.

Forskerne visste at maur kan tåle enorme krefter, men de hadde ikke i sin villeste fantasi forestilt seg at nakken var så sterk og hardfør.

Ved krefter som svarer til 350 ganger maurens kroppsvekt, begynte nakken å strekke seg, og hele kroppen ble forlenget. Men kraften måtte helt opp i det som svarer til 5000 ganger maurens vekt før nakkeleddet røk og hodet ble skilt fra kroppen.

Hvis forskerne klarer å kopiere hemmelighetene bak maurens styrke, blir det kanskje mulig å utvikle en hær av små og sterke roboter som kan løfte og flytte gods for oss like effektivt som virkelige maur.