團結是螞蟻的力量

當病原體進入它們的群體時，螞蟻會改變它們的行為，以避免疾病的爆發(fā)。通過這種方式，他們可以保護女王，育雛和年輕的工人不生病。這些結果來自奧地利科學技術研究所(奧地利IST)的西爾維亞克雷默和洛桑大學的勞倫特凱勒的合作，發(fā)表在今天的《科學》雜志上。

高人口密度和個人之間頻繁而密切的接觸導致了疾病的迅速傳播。為了保護自己的蟻群，螞蟻建立了疾病預防機制，包括適應自己的社會組織。螞蟻不會隨機與其他殖民成員互動，而是根據(jù)它們的年齡和執(zhí)行的任務進行分組。雖然年輕的工蟻，也就是所謂的“護士”，在殖民中心照顧有價值的小雞，但年老的工蟻卻成了在巢穴外收集食物的覓食者。這些覓食螞蟻更容易接觸病原體。

加強堡壘

研究人員使用凱勒團隊開發(fā)的“條形碼”系統(tǒng)來跟蹤螞蟻之間的相互作用，尤其是觀察疾病傳播時的行為。在第一個實驗中，他們在2266只花園螞蟻身上放置了數(shù)字標記。紅外相機每半秒鐘拍攝一次蜂群的圖像，因此研究人員可以跟蹤和測量每個人的動作和位置，以及他們的社交互動。研究人員已經(jīng)表明，將螞蟻細分為不同的群體可以起到預防作用，降低疾病傳播的風險。

然后10%的工蟻(都是覓食蟻)會接觸到真菌孢子，真菌孢子很容易通過接觸傳播。對比病原體暴露前后的蟻群，螞蟻可以快速檢測到真菌孢子的存在并改變其行為，從而加強現(xiàn)有的防御能力。西爾維婭克雷默解釋說：“螞蟻改變了它們之間的互動方式，也改變了它們之間的互動方式。“螞蟻之間的派系變得更加強大，群體之間的聯(lián)系減少了。叉手與覓食者互動更多，而護士更關心。這是對整個群體的反應——也不是說用孢子處理的動物本身會改變它們的行為。”洛朗凱勒補充道

利用Cremer小組建立的高度靈敏的qPCR方法，研究人員可以精確量化單只螞蟻體內(nèi)攜帶的孢子數(shù)量。QPCR監(jiān)測目標DNA分子在所謂的聚合酶鏈式反應中如何被擴增。這使得研究人員可以得出關于DNA含量的結論，并推斷最初有多少真菌孢子存在。

因為螞蟻改變了它們的互動模式，孢子轉(zhuǎn)移模式也隨之改變。只有少數(shù)人接受了高劑量的病原體，這可能會導致疾病。此外，更多的螞蟻接受了低劑量，克雷默和她的團隊此前表示，它們不會導致疾病，但可以防止未來的感染——類似于人類變異。“病原體分布在許多肩膀上，螞蟻的免疫系統(tǒng)可以很好地處理這種低水平的病原體，這提供了免疫記憶，”Kramer說。

保護女王

分析還表明，這個群體保護著極其珍貴的動物。女王，唯一的克隆個體，和護士，仍然可以為群體貢獻數(shù)小時的工作，并且接受更少的病原體?！霸谥趁竦?，不是所有的動物都必須受到保護——但最有價值的個體應該生存下來，”凱勒解釋說。

研究人員還進行了一項生存實驗，以了解暴露24小時后病原體負荷與疾病死亡之間的關系。Laurent Keller團隊和Postdoc的第一作者說，相關性很高：“我們根據(jù)病原體暴露后前24小時內(nèi)與其他螞蟻的相互作用，計算了每只螞蟻的預測孢子載量。暴露9天后預測孢子載量高的螞蟻比預測孢子載量低的螞蟻更容易死亡?！彼偨Y道：“覓食者的死亡率高于護士。實驗結束時，所有的女王都還活著?！?

克雷默說：螞蟻如何集體應對風險等問題，可以幫助我們理解疾病動力學的一般原理。社會交往既是疾病傳播的途徑，也是流行病傳播的可能途徑。螞蟻的基礎研究可以幫助我們對流行病學過程有更深入的了解，這也可能與其他社會群體有關。"

標簽：