當工蟻中出現患病螞蟻時,它們會開始建造更多孤立的巢穴,從而可能降低蟻群感染的風險。做出這一發現的科學家相信,他們的工作結果表明社會性動物中存在「結構免疫」。這反過來又提供了關於如何利用空間組織來降低人類社會流行病學風險的見解。
黑花園螞蟻築巢的方式可以降低蟻群中傳染病傳播的風險
和人類一樣,社會性昆蟲——螞蟻、白蟻、蜜蜂和黃蜂——也一起生活。他們不斷地相互接觸,從而影響傳染病的傳播。昆蟲生活在有限的空間、擁擠的環境和高微生物負荷下。在這些微生物中,有一些病原體可以摧毀整個菌落。
然而,在前進演化過程中,動物發展出了許多策略來遏制疾病在群體中的傳播。例如,某些種類的螞蟻會收集具有抗菌特性的樹脂,並將其帶到蟻丘中,以便患病個體接受「集體治療」。
其他螞蟻已經學會了自己生產抗菌物質。這發生在胸部的一個特殊腺體中。在梳理毛發的過程中,螞蟻將「藥物」散布在昆蟲的身體上,防止感染傳播。有些螞蟻會在不接觸的情況下治療同伴(以免自己被感染),向受感染的個體噴灑抗菌液體。
2024 年,科學家發現工蟻 Camponotus floridanus 會截掉其親屬的受損腿。這種「外科手術」大大降低了因傷口感染而受傷的昆蟲的死亡率。
由布裏斯托大學 的 Nathalie Stroeymeyt 領導的英國昆蟲學家小組發現了螞蟻的另一種生存策略。在對黑花園螞蟻( Lasius niger )進行實驗時,科學家發現,如果某些昆蟲感染了致病真菌 綠僵菌 ,它們就會開始改變築巢的方式,從而可能阻止疾病的傳播。研究人員在生物預印本 bioRxiv 電子檔案網站上發表的一篇文章中對此進行了描述。
Stroymate 和她的同事將兩組 180 只黑花園螞蟻以及幼蟲和蛹放入裝滿土壤的容器中,觀察它們築巢。攝影機記錄了昆蟲在表面的活動,電腦斷層掃描顯示了螞蟻在土壤中「挖」的巢穴的形狀。
一天後,每組增加 20 名工人,這些工人事先噴灑了含有引起傳染病的病原真菌或不含病原體的溶液。研究人員隨後又觀察了六天的築巢情況。
科學家發現,被感染的工蟻被引入的群體的巢穴是由螞蟻建造的,這些巢穴更加獨立且連線不那麽緊密。與健康組中的螞蟻相比,該組中的螞蟻築巢速度更快,創造了更多隧道,並且入口之間的距離更遠。也就是說,第一批昆蟲為了應對其中患病個體的「收養」,選擇了「建築改變」的策略,而第二只昆蟲則沒有改變建築的任何內容。
此外,研究人員發現,受感染的工蟻在巢外待的時間更長,這意味著他們的工作量更少。這可能表明昆蟲存在某種形式的自我隔離。
理論上,這種策略應該減少螞蟻在移動時接觸的頻率,從而降低感染的風險。正如該科學著作的作者指出的那樣,他們還沒有直接證據表明螞蟻改變築巢方式以減少疾病傳播。然而,電腦模型顯示,巢穴結構的這些變化可將疾病在群體中的傳播減少 5% 至 10%。
Stroymate 認為,在野外,許多其他螞蟻物種也采取類似的策略來應對傳染病。人們甚至可以從他們身上學到一些東西:例如,受到啟發,創造出可以降低流行病學風險的新設計。