Kad zaprijeti epidemija, i mravi prakticiraju fizičko distanciranje

Datum 12.05.2020 09:05:00 | Kategorija: Biologija

Mravi (foto: Pixabay)Mravi žive u gusto naseljenim kolonijama. Ovisno o koloniji, tisuće ili milijuni mrava dijele jednu nastambu, prelaze jedni preko drugih i naizgled kaotično obavljaju svoje zadatke. Lako je zamisliti da bi se u ovakvom mravinjaku, gdje su  kontakti između jedinki učestali, uzročnici bolesti širili munjevitom brzinom.

 


Ali, mi već znamo da to nije tako. Mravi su, naime, vrlo uspješne životinje koje nalazimo u svim dijelovima svijeta.  Oni su primjer vrhunske organizacije i suradnje između jedinki koje funkcioniraju po principu podjele rada. U mravinjaku nalazimo jedinke koje se brinu da uvijek ima dovoljno hrane, drugi se brinu za male mrave (hrane i čiste svoje ličinke), a treći su vojnici koji služe obrani. Međutim, osim u podjeli zadataka unutar kolonije, mravi su neobično složni i u suzbijanju bolesti

Mravlja zajednica (foto: Geoff Gallice)

Mravlje zajednice gusto su naseljene i karakteriziraju ih učestali kontakti između jedinki - san je to svakog uzročnika bolesti koji se prenosi bliskim kontaktom (foto: Geoff Gallice*)


Društveni imunitet

Iako to nije opće poznato, do sada je opisano jako puno primjera o načinima na koje se mravi bore protiv epidemija. Zapravo, toliko ih je mnogo da danas postoji zasebno područje istraživanja u znanosti o tzv. društvenom imunitetu  (social immunity, [1]). Ovo područje istražuje na koje se sve načine mravi, a i ostali zadružni organizmi koji imaju sličan problem sa zarazama zbog učestalih kontakata, bore protiv epidemija u svojim društvima. 

Društveni imunitet je skup radnji koje jedinke izvode kao kolektiv za dobrobit cijele kolonije, a uključuju različite organizacijske i fiziološke radnje, kao i promjene u ponašanju jedinki (što ne treba zamijeniti s "imunitetom krda", kojim populacije stječu imunitet na uzročnike bolesti prirodnim putem ili putem cijepljenja).

Pokazalo se da malo koji uzročnik bolesti može pobjeći mravima, koji su razvili visoko sofisticirane mehanizme detekcije i eliminacije uzročnika bolesti i ne treba im krizni stožer da im objasni kako se ponašati na početku epidemije.

Na primjer, mravi mogu nanjušiti uzročnike bolesti, pa izbjegavaju teritorij gdje ih ima puno, a mogu nanjušiti i već zaražene jedinke [2, 3]. Mravi „njuše" ticalima, a ne nosom. Kolonije mrava često se susreću s patogenim gljivicama u svom okolišu koje infekciju započinju „izvana", tako što njihove spore slete na površinu mrava i probijaju se prema unutrašnjosti tijela. Mrava koji nosi spore gljivice ostali vrlo brzo detektiraju, a tada počinje akcija čišćenja i dezinfekcije (detalji na fotografiji ispod [2]).

Čišćenje je vrlo uspješno sve dok su gljivice na površini mrava, prije nego što su uzrokovale infekciju (nešto kao i virus bolesti COVID-19 koji se, kad nam tek "sleti" u nos prvo mora umnožiti, a tek se onda može prenijeti na druge). Zaraženi mrav će zbog ove akcije preživjeti, a preživjet će i cijela kolonija, s obzirom na to da kad bi gljivica bila uspješna, vrlo lako bi zarazila i ostatak kolonije.

Lasius neglectus (Izvor: Konrad i sur.)

Mrav (Lasius neglectus) zaražen gljivicama (Metarhizium robertsii) označen je crvenom bojom kako bi ga znanstvenici mogli razlikovati od zdravih pripadnika grupe. Na fotografiji vidimo tri zdrava mrava koja čiste zaraženog člana od spora ove gljivice. Spore klijaju s površine tijela u unutrašnjost, gdje uzrokuju infekciju. Mravi koriste usne nastavke i posebne četke na prednjim nogama koje mogu pokupiti jako male čestice (spora gljivice je nevidljiva golim okom, ~ 5 mikrona). Četke onda očiste tako da ih provuku kroz usta, a spore se nakupljaju u posebnom džepu unutar usne šupljine. Kada se taj džep napuni, dezinficiraju ga kiselinom i ispljunu mrtve spore van. Izvor: Konrad i sur., 2012, [2].

 

Zaraženi mravi izoliraju se od ostatka zajednice

Nedavna studija pokazala je da mravi prakticiraju fizičko distanciranje kad su zaraženi ovom gljivicom [4]. Kako možemo proučavati ponašanje cijele mravlje kolonije? Sigurno ne možemo golim okom bilježiti radnje svakog pojedinog mrava, ali im zato možemo na leđa zalijepiti čipove i promatrati ih pomoću računala. Cool, zar ne?

 

Lasius niger (foto: Timothée Brütsch)

Cijela kolonija obilježena je posebnim markerima, a svaki mrav nosi jedinstveni uzorak. Interakcije mrava se pomoću računala detektiraju u stvarnom vremenu, tako da se cijela kolonija može promatrati prije i poslije kontakta s uzročnikom bolesti. Veliki mrav je zapravo kraljica, a oko nje vidimo radilice koje se brinu za potomstvo (vrsta mrava, Lasius niger) (Izvor: Stroeymeyt i sur., 2018 [4], foto: Timothée Brütsch)

 

Nakon par sekundi privikavanja, mravi nastavljaju sa svojim radnjama kao da je golemi čip oduvijek bio dio njihovog identiteta. Kad se dva mrava približe, odnosno, kad su u kontaktu, program detektira blizinu i prostornu orijentaciju čipova i interpretira ih kao kontakt. 

Na fotografiji dolje vidimo mravlje kontakte prikazane kao mrežu koja je dobivena nakon analize podataka. Svaki krug predstavlja jednog mrava, a debljina linije koja povezuje krugove govori o tome koliko su često dotični mravi bili u kontaktu (deblje = dulje). 

Prikazana je mreža kontakata prije i nakon što su pojedini mravi zaraženi gljivicom. Vidimo da se zaraženi pojedinci i nekolicina nezaraženih pomagača izdvoji iz društva i jako malo komunicira s ostatkom kolonije. Rade upravo ono što nam epidemiolozi danas preporučuju u pandemiji COVID-19 - smanjuju kontakte sa zdravim pripadnicima skupine kako bi spriječili daljnje širenje zaraze. 

Kontakti prije i nakon zaraze

Mreža interakcija mrava prije (lijevo) i nakon (desno) kontakta s gljivicom. Svaki krug predstavlja jednog mrava, a što je deblja linija koja ih povezuje, mravi su imali dulji kontakt. U centru je kraljica (ljubičasta boja), oko nje su radilice koje se brinu za kraljicu i potomstvo (zelena boja) te za ishranu (žuta boja). Mravi koji su eksperimentalno zaraženi gljivicom označeni su dodatno crnom točkom, a prikazane su njihove interakcije prije i nakon zaraze. Vidimo da se zaraženi mravi izdvoje iz društva i tako onemoguće daljnje širenje gljivice na zdrave pripadnike kolonije.

 

Kako to mravi znaju?

Iza sebe imaju oko 150 milijuna godina uspješne evolucije, a to je dosta vremena da se naučite otarasiti tvrdokornih bakterija, virusa, gljivica i ostalih parazita koji se vole hraniti na vaš račun.

Postoje još brojni primjeri koje ovdje nismo naveli o nevjerojatnim načinima na koje mravi, pčele, termiti, i zadružne ose sprječavaju epidemije u svojim društvima. Uglavnom se dosta svodi na održavanje čistoće u gnijezdima, pa imaju posebne odjeljke gdje drže hranu, kao i  posebne odjeljke gdje odlažu otpad i mrtve!

Uz to, redovito steriliziraju površine gnijezda kiselinom i pregledavaju radilice koje se vrate iz potrage za hranom, da nisu slučajno donijele i nepozvanog gosta. Premda se mravlja društva ne mogu direktno usporediti s ljudskima, interesantno je to kako se određena načela provlače kroz prirodu, pa slične izazove, u ovom slučaju uzročnike bolesti, i mi i mravi suzbijamo na slične načine. 

 

Izvori:

1. Cremer S, Armitage SAO, Schmid-Hempel P. Social Immunity. Curr Biol. 2007;17:693-702.

2. Konrad M, Vyleta ML, Theis FJ, Stock M, Tragust S, Klatt M, i ostali. Social transfer of pathogenic fungus promotes active immunisation in ant colonies. PLoS Biol. 2012;10:e1001300. doi:10.1371/journal.pbio.1001300.

3. Pull CD, Ugelvig L V, Wiesenhofer F, Grasse A V, Tragust S, Schmitt T, i ostali. Destructive disinfection of infected brood prevents systemic disease spread in ant colonies. Elife. 2018;7:1-29. doi:10.7554/eLife.32073.

4. Stroeymeyt N, Grasse A V., Crespi A, Mersch DP, Cremer S, Keller L. Social network plasticity decreases disease transmission in a eusocial insect. Science. 2018;362:941-5. doi:10.1126/science.aat4793.

5. *Fotografija (Geoff Gallice from Gainesville, FL, USA / CC BY, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0, photo cropped to fit the page)





Članak je sa stranice Biologija.com.hr
http://biologija.com.hr

URL za ovaj članak je:
http://biologija.com.hr/modules/AMS/article.php?storyid=10247