Когда среди рабочих особей появляются больные муравьи, они начинают строить более изолированные гнезда и, таким образом, вероятно, снижают риск заражения в колонии. Ученые, сделавшие открытие, считают, что результаты их работы свидетельствуют о наличии «архитектурного иммунитета» у социальных животных. Это, в свою очередь, дает представление о том, как можно использовать пространственную организацию для снижения эпидемиологического риска в человеческом обществе.
Как и люди, общественные насекомые — муравьи, термиты, пчелы и осы — живут бок о бок. Они постоянно контактируют между собой и тем самым влияют на передачу инфекционных заболеваний. Насекомые обитают в ограниченном пространстве, в условиях большой скученности и с высокой микробной нагрузкой. В числе этих микробов есть патогены, способные истребить целую колонию.
Однако в процессе эволюции животные выработали целый ряд стратегий, позволяющих сдержать распространение заболеваний в колонии. Например, некоторые виды муравьев собирают обладающую противомикробными свойствами древесную смолу и приносят ее в муравейник, чтобы болеющие особи получили «коллективное лечение».
Другие муравьи научились сами вырабатывать антимикробные вещества. Происходит это в специальной железе на груди. Во время груминга муравьи размазывают «лекарство» по телу насекомого, препятствуя распространению инфекций. Есть муравьи, которые лечат собратьев бесконтактно (чтобы самим не заразиться), опрыскивают зараженную особь антимикробной жидкостью.
В 2024 году ученые узнали, что рабочие особи муравьев Camponotus floridanus ампутируют сородичам поврежденные ноги. Такие «хирургические операции» заметно снижают смертность травмированных насекомых от проникающих в рану инфекций.
Группа энтомологов из Великобритании под руководством Натали Строймейт (Nathalie Stroeymeyt) из Бристольского университета открыла у муравьев еще одну стратегию выживания. Во время экспериментов с черными садовыми муравьями (Lasius niger) ученые обнаружили, что, если заразить некоторых насекомых патогенным грибком Metarhizium brunneum, они начинают менять способ строительства гнезд, чтобы, вероятно, остановить распространение болезни. Об этом исследователи рассказали в статье, опубликованной на сайте электронного архива препринтов по биологии bioRxiv.
Строймейт и ее коллеги поместили две группы из 180 черных садовых муравьев, а также личинок и куколок в контейнеры с почвой и наблюдали за тем, как они строят гнезда. Видеокамеры фиксировали активность насекомых на поверхности, а компьютерная томография показывала форму гнезд, которые муравьи «выкапывали» в почве.
Спустя день в каждую группу добавили по 20 рабочих особей, которых заранее опрыснули раствором либо с патогенным грибком, вызывающим инфекционное заболевание, либо без патогена. Затем исследователи наблюдали за строительством гнезд еще на протяжении шести дней.
Ученые обнаружили, что гнезда той группы, в которую внедрили зараженных рабочих особей, муравьи строили более раздельными и менее плотно соединенными. Насекомые этой группы строили гнезда быстрее, прокладывали больше туннелей и создавали входы, расположенные дальше друг от друга, в отличие от муравьев здоровой группы. То есть первые насекомые в ответ на «подселение» к ним больных особей выбрали тактику «архитектурного изменения», а вторые ничего в строительстве не меняли.
Кроме того, исследователи выяснили, что зараженные рабочие особи проводили больше времени вне гнезда, то есть они меньше работали. Это может указывать на некую форму самоизоляции у насекомых.
Теоретически такого рода стратегия должна сократить частоту контактов муравьев друг с другом при перемещении и, следовательно, снизить риск заражения. Как отметили авторы научной работы, у них пока нет прямых доказательств, что муравьи изменяют способ строительства гнезд для снижения распространения болезней. Однако компьютерное моделирование показало, что эти изменения в архитектуре гнезда снижают распространение болезни в колонии на 5-10 процентов.
Строймейт полагает, что в дикой природе многие другие виды муравьев придерживаются подобной тактики в ответ на инфекционные заболевания. Люди даже могут чему-то у них научиться: например, вдохновиться на создание новых конструкций, способных снизить эпидемиологические риски.