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蚂蚁社会如何主动重组以控制疾病传播

科学生物学蚂蚁社会如何主动重组以控制疾病传播

第一项研究表明,动物社会如何积极地自我重组以减少疾病的传播。

一般来说,一个地理区域的高人口密度是导致疾病更快传播的最大因素。 当人口变得密集时,它会导致过度拥挤,从而导致生活条件下降。 这导致疾病传播率增加,主要是由于个人之间频繁和密切的接触。 这些人群成为病毒和细菌等传染性病原体的滋生地。

蚁群

蚂蚁 是几乎无处不在的生物,无论是森林还是沙漠,它们都生活在大的群体或群体中。 众所周知,蚂蚁是非常社交的,这种行为使它们比单独存在的昆虫或动物具有巨大的优势。 蚁群根据它们的年龄和每个组需要执行的任务被组织成子组。 蚁群中主要有三种蚂蚁——蚁后、主要是“工人”的雌性和雄性。 它们的主要目标是生存、生长和繁殖。 因此,蚂蚁与其他群体成员的互动并不像人们想象的那样随机。 蚁后是最重要的,因为只有它可以产卵,并且是蚁群中唯一可以产生新成员的成员。 “年轻的”蚂蚁,也被称为“护士”,负责照顾蚁群中心的幼蚁。 虽然“年长”的蚂蚁就像觅食者一样,从外面旅行和收集食物,因此年长的蚂蚁更容易接触病原体,更容易受到病原体的侵害。 病原体入侵会导致疾病传播,并可能终止整个菌落。

在发表的一项研究 科学 表明当致病病原体进入蚁群时,蚂蚁会改变自己的行为,以保护蚁群免受即将发生的流行病的侵袭。 他们保护他们的女王和他们的整个后代免于感染疾病,为此他们开发了一种有趣的“防御机制”。 这种机制的一个重要方面是在殖民地内发生的“社会组织”。 奥地利科学技术研究所和洛桑大学的研究人员通过使用“条形码”系统仔细跟踪和了解正常情况下与疾病传播时蚁群内蚂蚁之间的相互作用进行了这项研究。 他们在大约 2260 只花园蚂蚁上放置了数字标记,红外摄像机每半秒捕捉一次蚁群的图像。 这种方法使他们能够跟踪和测量每个蚂蚁成员的运动和位置,以及它们在蚁群内的社交互动。

蚂蚁的防御机制

为了引发疾病传播,大约 10% 的老年蚂蚁或觅食者暴露于传播速度非常快的真菌孢子。 对病原体暴露前后的蚁群进行了比较。 显然,蚂蚁很快意识到真菌孢子的存在,并将自己细分为群体并改变彼此之间的相互作用。 护士只与护士和觅食者互动,只有觅食者,他们之间的互动减少了。 整个蚁群都改变了它们的反应,即使是那些没有接触过真菌孢子的蚂蚁。 这可以被视为一种预防措施,因为它降低了疾病传播的风险。 qPCR 技术用于量化蚂蚁携带的孢子数量,因为孢子会放大目标 DNA 分子。 跟踪记录真菌孢子的数量。 当蚂蚁改变它们的相互作用时,真菌孢子的模式也不断变化,这在读数中很明显。

有趣的是,蚁群保护了可以做出贡献的“重要成员”——蚁后、护士和年轻工人——他们的生存至关重要。 详细的存活实验表明,第一次暴露后 24 小时的任何病原体负荷与疾病死亡直接相关,并且具有很高的相关性。 年龄较大或觅食的蚂蚁的死亡率比护士高,而最有价值的成员——蚁后——活到最后。

这项研究从蚂蚁的角度揭示了疾病的动态,因为它们共同应对疾病传播的可能风险。 它确定了生物体之间的社会相互作用在疾病传播过程中至关重要。 对蚂蚁的研究可以指导我们了解可能与其他社会群体生物相关的过程。 我们需要评估什么会影响疾病风险以及可以设计哪些合适的控制措施。 在考虑免疫学、疾病传播和人口结构等因素的情况下,人口范围的动态势在必行。

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{您可以通过单击下面引用来源列表中给出的 DOI 链接来阅读原始研究论文}

来源(S)

Stroeymeyt N 等。 2018. 社交网络可塑性减少了一种真社会性昆虫的疾病传播。 科学. 362(6417)。 https://doi.org/10.1126/science.aat4793

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赛欧团队
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