Pierwsze badanie wykazało, w jaki sposób społeczność zwierzęca aktywnie się reorganizuje, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się chorób.
Ogólnie rzecz biorąc, wysoka gęstość zaludnienia w danym regionie geograficznym jest najważniejszym czynnikiem przyczyniającym się do szybszego rozprzestrzeniania się choroby. Gęstość zaludnienia prowadzi do przeludnienia, co z kolei prowadzi do pogorszenia warunków życia. To z kolei powoduje wzrost tempa transmisji chorób, głównie z powodu częstych i bliskich kontaktów międzyludzkich. Takie populacje stają się siedliskiem czynników zakaźnych, takich jak wirusy i bakterie.
Kolonia mrówek
Mrówki to organizmy, które dobrze prosperują niemal wszędzie, czy to w lasach , czy na pustyniach, i żyją w dużych koloniach lub grupach. Wiadomo, że mrówki są bardzo towarzyskie, co daje im ogromną przewagę nad owadami lub zwierzętami żyjącymi samotnie. Kolonia mrówek jest zorganizowana w podgrupy w zależności od wieku i zadań, jakie każda z tych grup musi wykonać. W kolonii występują trzy główne rodzaje mrówek – królowa mrówek, samice, które są głównie „robotnicami”, oraz samce. Ich głównym celem jest przetrwanie, wzrost i reprodukcja. Zatem interakcje mrówek z innymi członkami kolonii nie są tak naprawdę losowe, jak mogłoby się wydawać. Królowa mrówek jest najważniejsza, ponieważ tylko ona może składać jaja i jest jedyną członkinią kolonii mrówek, która może wydawać na świat nowe osobniki. „Młodsze” mrówki, zwane również „pielęgniarkami”, opiekują się potomstwem w centrum kolonii. „Starsze” mrówki działają jak zbieraczki, które wędrują i zbierają pożywienie z zewnątrz, dlatego są bardziej narażone i podatne na patogeny. Inwazja patogenów może spowodować rozprzestrzenienie się choroby i doprowadzić do wyniszczenia całej kolonii.
Badanie opublikowane w czasopiśmie „Science” pokazuje, że gdy patogen chorobotwórczy przedostaje się do kolonii mrówek, mrówki modyfikują swoje zachowanie, aby chronić kolonię przed zbliżającą się epidemią. Chronią swoją królową i całe potomstwo przed zarażeniem się chorobą i w tym celu rozwinęły interesujący „mechanizm obronny”. Ważnym aspektem tego mechanizmu jest „organizacja społeczna” zachodząca w kolonii. Naukowcy z Instytutu Nauki i Technologii w Austrii oraz Uniwersytetu w Lozannie przeprowadzili to badanie, wykorzystując system „kodów kreskowych”, aby dokładnie śledzić i zrozumieć interakcje między mrówkami w kolonii w normalnych warunkach, a także w czasie rozprzestrzeniania się choroby. Umieścili cyfrowe znaczniki na około 2260 mrówkach ogrodowych, a kamery na podczerwień rejestrowały obraz kolonii co pół sekundy. Ta metoda umożliwiła im śledzenie i pomiar ruchu oraz pozycji każdej mrówki, a także ich interakcji społecznych w kolonii.
Mechanizm obronny mrówek
Aby zainicjować transmisję choroby, około 10 procent starszych mrówek lub zbieraczek zostało wystawionych na zarodniki grzybów, które rozprzestrzeniały się bardzo szybko. Przeprowadzono porównanie kolonii mrówek przed i po narażeniu na patogen. Oczywiste jest, że mrówki szybko zdały sobie sprawę z obecności zarodników grzybów i podzieliły się na grupy, zmieniając swoje wzajemne interakcje. Pielęgniarki wchodziły w interakcje tylko z pielęgniczkami, a zbieraczki tylko z zbieraczkami, a ich wzajemne interakcje uległy zmniejszeniu. Cała kolonia mrówek zmieniła swoją reakcję, nawet te mrówki, które nie były narażone na zarodniki grzybów. Można to postrzegać jako środek zapobiegawczy, ponieważ zmniejsza ryzyko rozprzestrzeniania się choroby. Do określenia liczby zarodników przenoszonych przez mrówkę zastosowano technikę qPCR, ponieważ zarodniki amplifikowały docelową cząsteczkę DNA. Prowadzono śledzenie liczby zarodników grzybów. Gdy mrówki zmieniały swoje interakcje, wzór zarodników grzybów również ulegał zmianie, co było zauważalne w odczytach.
Ciekawie było zobaczyć, że kolonia mrówek chroni swoich „cennych członków”, którzy mogą wnieść swój wkład – królową, pielęgniarki i młode robotnice – a ich przetrwanie ma ogromne znaczenie. Szczegółowy eksperyment dotyczący przeżycia wykazał, że każde obciążenie patogenem 24 godziny po pierwszej ekspozycji bezpośrednio koreluje ze śmiercią z powodu choroby i ma wysoką wartość korelacji. Śmiertelność była wysoka u mrówek starszych lub siepaczy niż pielęgniarek, a najcenniejszy członek – królowa mrówek – żył do końca.
Badanie to rzuca światło na dynamikę choroby z punktu widzenia mrówek, ponieważ wspólnie radzą sobie z prawdopodobnym ryzykiem rozprzestrzeniania się choroby. Ustalono, że interakcje społeczne między organizmami mają kluczowe znaczenie podczas rozprzestrzeniania się choroby. Badania nad mrówkami mogą pomóc nam zrozumieć procesy, które mogą mieć znaczenie dla innych grup społecznych organizmów. Musimy ocenić, jaki wpływ na ryzyko choroby i jakie odpowiednie środki kontroli można opracować. Dynamika całej populacji jest niezbędna, gdy brane są pod uwagę takie czynniki, jak immunologia, przenoszenie chorób i struktura populacji.
***
Źródło (s)
Stroeymeyt N i in. 2018. Plastyczność sieci społecznych zmniejsza transmisję chorób u owadów eusocjalnych. Science . 362(6417). https://doi.org/10.1126/science.aat4793
***
Możliwość dodawania komentarzy nie jest dostępna.