Kiedy zachorujesz na przeziębienie lub grypę, możesz zdecydować się zachować dystans od innych ludzi, aby uchronić ich przed podobnie wąchającym losem - a oni z kolei mogą omijać ciebie. Według nowego badania ludzie nie są osamotnieni w swoich wysiłkach na rzecz sekwestrowania chorych. W obecności zaraźliwych patogenów skromne mrówki ogrodowe mogą również zmienić swoje zachowanie, aby trzymać skażone stworzenia z dala od innych członków kolonii.
Mrówki to stworzenia społeczne. Żyją w dużych grupach, komunikując się i współpracując ze sobą, aby upewnić się, że kolonia funkcjonuje tak, jak powinna. Ponieważ często są w bliskim kontakcie, mrówki są również podatne na choroby zakaźne. Badania wykazały, że mrówki są w stanie powstrzymać chorobę poprzez szereg mechanizmów higienicznych, takich jak usuwanie śmieci i ciał martwych członków kolonii z gniazd. Naukowcy podejrzewali, że owady mogą również modyfikować ich zachowania społeczne, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się infekcji, ale do niedawna ta hipoteza była trudna do udowodnienia.
„Kolonie mrówek mają setki osobników”, wyjaśnia Nathalie Stroeymeyt, badaczka podoktorancka na uniwersytecie w Lozannie w Szwajcarii, która bada zachowania zbiorowe w koloniach mrówek. „Do tej pory po prostu nie było metodologii technicznej do pomiaru ich interakcji na poziomie kolonii w dłuższych okresach czasu.”
Na szczęście zautomatyzowany system śledzenia opracowany przez szwajcarskich badaczy w 2013 r. Pozwolił Stroeymeyt i jej współpracownikom szczegółowo przyjrzeć się, jak zachowują się 22 hodowane w laboratorium kolonie mrówek, gdy choroba się w nich przenika. Zespół przykleił maleńkie kody kreskowe 2D do klatki piersiowej mrówek, co dało każdemu owadowi unikalny identyfikator - „podobnie jak kod QR” - mówi Stroeymeyt. Kamera umieszczona nad obudowami mrówek robiła dwa zdjęcia co sekundę, a algorytm wykrywał i rejestrował pozycję każdego kodu kreskowego, dając badaczom bogactwo danych o ruchach mrówek.
Przez cztery dni zespół pozwalał mrówkom biegać w swojej zagrodzie bez zakłóceń. Podobnie jak w przypadku kolonii na wolności, niektóre mrówki pracowały poza gniazdem, szukając pożywienia, podczas gdy inne - jak królowa i „pielęgniarki”, które mają tendencję do rozwijania się potomstwa - pozostały w gnieździe. Piątego dnia naukowcy ujawnili część, ale nie wszystkich, zbieraczy z 11 kolonii grzybowi Metarhizium brunneum, który często występuje w glebie siedlisk mrówek ogrodowych i jest znany z tego, że chorują. Zbieracze z pozostałych 11 kolonii traktowano łagodnym roztworem, aby służył jako grupa kontrolna.
Co najważniejsze, wcześniejsze badania wykazały, że grzyb M. brunneum zajmuje co najmniej 24 godziny na zarażenie mrówek, co z kolei dało badaczom czas na obserwację owadów, zanim faktycznie zachorowały.
„Chcieliśmy skoncentrować się na [tym] okresie… aby odróżnić aktywną reakcję samych mrówek od skutków ubocznych choroby lub manipulacji pasożytami”, wyjaśnia Stroeymeyt.
W czasopiśmie Science naukowcy ujawniają, że kiedy zbieracze zostali ponownie umieszczeni w swojej zagrodzie, skażone mrówki spędzały więcej czasu poza gniazdem, co oznacza, że miały mniejszy kontakt z najcenniejszymi członkami kolonii: królową, która składa wszystko jaja kolonii i robotników domowych, którzy są młodsi od zbieraczy i dlatego mają więcej godzin na wniesienie wkładu do kolonii. (Starsze mrówki mają za zadanie ryzykowne żerowanie poza gniazdem, ponieważ, jak to ujął Stroeymeyt, „i tak umrą”).
Ale sedno badań polega na odkryciu, że skażone mrówki nie były jedynymi, które zmieniły swoje zachowanie. Zbieracze, którzy nie byli narażeni na działanie grzyba, również zwiększali ilość czasu spędzanego poza gniazdem. Pielęgniarki w gnieździe przeniosły młode do wewnątrz i spędzały z nimi więcej czasu, co „można postrzegać jako przestrzenną izolację od sieczkarni” - mówi Stroeymeyt.
Skąd kolonia wiedziała, że zaczyna działać zapobiegawczo, zanim zarodniki grzyba zainfekują nawet niektóre zbieracze? Naukowcy nie są pewni, ale kluczowe znaczenie może mieć węch mrówek. Mrówki węszą z antenami, które stale dotykają i próbkują otoczenie owadów. Według Stroeymeyt jest całkowicie możliwe, że mrówka byłaby w stanie wykryć ropiejącego grzyba na jednym ze swoich członków kolonii, tak samo łatwo, jak mogłaby wyczuć patogen na własnym ciele.
Dlaczego niezanieczyszczone sieczkarnie również zmniejszyły czas spędzony w gnieździe, to kolejne interesujące pytanie. Będąc pierwszą linią kontaktu z ich niedługo chorymi kolegami z pracy, mogli w jakiś sposób wiedzieć, że trzymają się z dala od ważnych członków kolonii. Ale możliwe jest również, że po wykryciu patogenów na innych zbieraczach po prostu spędzili więcej czasu na leczeniu skażonych pracowników poza gniazdem. Mrówki wytwarzają kwas mrówkowy przez gruczoł na czubku piersi lub brzuchu; mogą nawzajem zabijać zarodniki grzybów, podnosząc kwas mrówkowy do ust i liżąc ciała swoich kumpli z patogenami.
Chociaż naukowcy odnotowali mniej interakcji między sieczkarniami a pracownikami wewnętrznymi, kontakt nie ustał całkowicie - i to doprowadziło do kolejnego interesującego odkrycia. Kiedy wykorzystali symulacje do modelowania, jak patogeny grzybowe rozprzestrzeniają się w całej kolonii w obliczu zmian w sieci społecznej mrówek, naukowcy odkryli, że prawdopodobieństwo królowej i pielęgniarek otrzymujących potencjalnie śmiertelne obciążenie grzybem spadło, ale prawdopodobieństwo te ważne mrówki otrzymujące niskie obciążenie poszły w górę.
„To jest podobne do immunizacji lub szczepienia u ludzi”, wyjaśnia Stroeymeyt. „Te niskie dawki nie prowadzą do śmierci, ale pozwalają mrówce rozwinąć pewnego rodzaju ochronę przed późniejszą ekspozycją na ten sam patogen. To [znalezienie] jest również czymś całkiem nowym. ”
Idąc dalej, Stroeymeyt planuje zbadać, w jaki sposób patogeny wywołują zmiany społeczne w koloniach dzikich mrówek, które mogą być liczone w setkach tysięcy; podejrzewa, że segregacja między pracownikami wewnętrznymi i zewnętrznymi może być jeszcze bardziej wyraźna w tych dużych grupach.
Megan Frederickson, profesor nadzwyczajny ekologii i biologii ewolucyjnej na Uniwersytecie w Toronto, który nie był zaangażowany w nowe badania, nazywa wnioski badaczy „nowatorskim i ekscytującym odkryciem” spowodowanym „najnowocześniejszymi metodami”. Dodaje, że podobna technologia może pomóc naukowcom zbadać, czy mrówki również zmieniają swoje sieci społecznościowe, aby przekazywać sobie nawzajem korzystne mikroby. A Frederickson uważa, że „znaczenie tego badania wykracza nawet poza mrówki”.
„Zastanawiam się” - myśli - „jak często inne zwierzęta społeczne reorganizują swoje sieci, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się chorób”.
