團(tuán)結(jié)是螞蟻的力量

當(dāng)病原體進(jìn)入它們的群體時(shí)，螞蟻會(huì)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(hù)女王，育雛和年輕的工人不生病。這些結(jié)果來自奧地利科學(xué)技術(shù)研究所(奧地利IST)的西爾維亞克雷默和洛桑大學(xué)的勞倫特凱勒的合作，發(fā)表在今天的《科學(xué)》雜志上。

高人口密度和個(gè)人之間頻繁而密切的接觸導(dǎo)致了疾病的迅速傳播。為了保護(hù)自己的蟻群，螞蟻建立了疾病預(yù)防機(jī)制，包括適應(yīng)自己的社會(huì)組織。螞蟻不會(huì)隨機(jī)與其他殖民成員互動(dòng)，而是根據(jù)它們的年齡和執(zhí)行的任務(wù)進(jìn)行分組。雖然年輕的工蟻，也就是所謂的“護(hù)士”，在殖民中心照顧有價(jià)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(qiáng)堡壘

研究人員使用凱勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)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(shí)的行為。在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他們?cè)?266只花園螞蟻身上放置了數(shù)字標(biāo)記。紅外相機(jī)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(cè)量每個(gè)人的動(dòng)作和位置，以及他們的社交互動(dòng)。研究人員已經(jīng)表明，將螞蟻細(xì)分為不同的群體可以起到預(yù)防作用，降低疾病傳播的風(fēng)險(xiǎn)。

然后10%的工蟻(都是覓食蟻)會(huì)接觸到真菌孢子，真菌孢子很容易通過接觸傳播。對(duì)比病原體暴露前后的蟻群，螞蟻可以快速檢測(cè)到真菌孢子的存在并改變其行為，從而加強(qiáng)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(dòng)方式，也改變了它們之間的互動(dòng)方式?！拔浵佒g的派系變得更加強(qiáng)大，群體之間的聯(lián)系減少了。叉手與覓食者互動(dòng)更多，而護(hù)士更關(guān)心。這是對(duì)整個(gè)群體的反應(yīng)——也不是說用孢子處理的動(dòng)物本身會(huì)改變它們的行為。”洛朗凱勒補(bǔ)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(cè)目標(biāo)DNA分子在所謂的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中如何被擴(kuò)增。這使得研究人員可以得出關(guān)于DNA含量的結(jié)論，并推斷最初有多少真菌孢子存在。

因?yàn)槲浵伕淖兞怂鼈兊幕?dòng)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(huì)導(dǎo)致疾病。此外，更多的螞蟻接受了低劑量，克雷默和她的團(tuán)隊(duì)此前表示，它們不會(huì)導(dǎo)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(hù)女王

分析還表明，這個(gè)群體保護(hù)著極其珍貴的動(dòng)物。女王，唯一的克隆個(gè)體，和護(hù)士，仍然可以為群體貢獻(xiàn)數(shù)小時(shí)的工作，并且接受更少的病原體?！霸谥趁竦兀皇撬械膭?dòng)物都必須受到保護(hù)——但最有價(jià)值的個(gè)體應(yīng)該生存下來，”凱勒解釋說。

研究人員還進(jìn)行了一項(xiàng)生存實(shí)驗(yàn)，以了解暴露24小時(shí)后病原體負(fù)荷與疾病死亡之間的關(guān)系。Laurent Keller團(tuán)隊(duì)和Postdoc的第一作者說，相關(guān)性很高：“我們根據(jù)病原體暴露后前24小時(shí)內(nèi)與其他螞蟻的相互作用，計(jì)算了每只螞蟻的預(yù)測(cè)孢子載量。暴露9天后預(yù)測(cè)孢子載量高的螞蟻比預(yù)測(cè)孢子載量低的螞蟻更容易死亡?！彼偨Y(jié)道：“覓食者的死亡率高于護(hù)士。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，所有的女王都還活著。”

克雷默說：螞蟻如何集體應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等問題，可以幫助我們理解疾病動(dòng)力學(xué)的一般原理。社會(huì)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(chǔ)研究可以幫助我們對(duì)流行病學(xué)過程有更深入的了解，這也可能與其他社會(huì)群體有關(guān)。"

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