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蚂蚁通过接触传播集体免疫力

了解蚂蚁群落如何通过社会策略传播群体免疫来对抗感染,提高生存率。

作者:Ed Yong
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本文转载自Not Exactly Rocket Science的旧WordPress版本。

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想象一下,你得了重感冒,但你决定打起精神去上班。你的同事们没有像往常一样开玩笑地捂着嘴,说要离你远点,而是表现得像平常一样,甚至有人开始和你身体接触。这个场景听起来很奇怪,但对于蚂蚁来说却并非如此。

蚂蚁拥有庞大的群落和高度的协作能力,是地球上最成功的动物之一。但与其他所有社会性昆虫和动物一样,庞大的群体数量使它们容易成为寄生虫和感染的温床。在紧密联系的群落中,传染病会带来麻烦,因此社会性昆虫进化出阻止感染传播的方式也就不足为奇了。

有些蚂蚁注重卫生,一丝不苟地清洁同伴;有些则将感染个体隔离在“病房”中。有些白蚁甚至通过“摇头”来警告同伴远离。蜜蜂则通过聚集在感染区域,提高温度,有效地触发“群体发烧”来杀死耐热细菌。

现在,来自哥本哈根大学的科学家发现,有些蚂蚁利用一种群体免疫形式,即受感染的个体通过接触触发周围个体的抵抗力。

Line UgelvigSylvia Cremer 研究了蚂蚁如何应对感染。她们在一个独立的房间里设置了花园蚂蚁(Lasius neglectus)群落,包括五只工蚁和三只幼虫。然后,她们引入了第六只成蚁,这只成蚁要么是健康的,要么被撒上了 活的真菌孢子,要么被撒上了惰性孢子(其 DNA 已被紫外线辐射破坏,无法感染)。

与未感染的蚂蚁相比,受感染的新来的蚂蚁在育雏室停留的时间大约少了一半,据推测是为了避免将孢子传播给幼虫。现有的工蚁也注意到了活孢子的存在,并且比平时更细致地照料幼虫。

这种行为的改变实际上并不取决于新来蚂蚁的健康状况,因为在孢子有机会萌发之前,所有相关的蚂蚁都做出了相应的反应。令人惊奇的是,蚂蚁似乎能够感知到孢子的存在,甚至能区分可感染的和不可感染的孢子。

尽管蚂蚁能够检测到活孢子,但在所有情况下,这五只工蚁与第六只蚂蚁接触的时间都一样,无论其是否被感染。这似乎很奇怪——对成蚁来说,避免感染的益处难道不像对幼虫一样吗?

为了确定与受感染同伴摩擦是否有益,Ugelvig 和 Cremer 在五天后将真菌孢子涂抹在了群组中的所有成蚁身上。她们发现,与未曾接触过孢子的蚂蚁相比,那些曾与受感染的新来蚂蚁接触过的蚂蚁死亡率约高出 50-70%。

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Ugelvig 和 Cremer 认为,蚂蚁正在使用一种社会免疫,即受感染的个体将其一种保护形式传递给巢穴中的同伴。 另一项研究 表明,白蚁可能也采用了同样的策略。与单独囚禁相比,成群饲养的白蚁对真菌产生强烈免疫反应的可能性更高。

社会免疫可以有两种方式。沾满孢子的蚂蚁可能将孢子本身传播给其他蚂蚁,从而触发整个群体的免疫反应;或者,它可能传播免疫化学物质,如抗体。

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无论如何,这都是一种保护群落健康的强大策略。如果寄生虫进入群落,基于接触的免疫将迅速在受感染个体周围形成一层抵抗力强的个体,从而保护群落的其余部分免受疾病传播。

参考文献: Ugelvig & Cremer. 2007. Social prophylaxis: group interaction promotes collective immunity in ant colonies. Curr Biol 17: 1-5。

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