نحوه‌ی جلوگیری از انتشار بیماری در کلونی مورچه‌ها

دانشمندان در تازه‌ترین تحقیقاتشان دریافته‌اند وقتی پاتوژن (عامل بیماری‌زا) وارد کلونی مورچه‌ها می‌شود، آن‌ها رفتار خود را تغییر می‌دهند تا از شیوع بیماری جلوگیری کنند. از این راه، آن‌ها از بیمارشدن ملکه و نوزادان و مورچه‌های کارگر جوان پیشگیری می‌کنند. نتایج پژوهش آنان در مجله‌ی Science منتشر شده است.

تراکم زیاد جمعیت و نیز تماس‌های مکرر و نزدیک بین افراد موجب شیوع سریع بیماری‌ها می‌شود. یکی از سازوکارهای دفاعی مورچه‌ها برای دفاع از کلونی دربرابر بیماری‌ها، تطابق با سازمان اجتماعی خودتوسعه‌یافته است. مورچه‌ها تماس تصادفی با دیگر اعضای کلونی ندارند؛ بلکه به‌صورت زیرگروه‌هایی براساس سن و وظیفه‌شان تقسیم شده‌اند. درحالی‌که مورچه‌های کارگر جوان که «مورچه‌های پرستار» خوانده می‌شوند، از نوزادان حساس در مرکز کلونی مراقبت می‌کنند، کارگرهای مسن تبدیل به چراگرانی می‌شوند که در خارج از آشیانه به‌دنبال غذا می‌گردند. مورچه‌های چراگر درمعرض عوامل بیماری‌زای بیشتری قرار می‌گیرند.

پژوهشگران از سیستم بارکد برای بررسی تعاملات بین مورچه‌ها و به‌خصوص مطالعه‌ی رفتار آن‌ها در هنگام شیوع بیماری‌ استفاده کردند. در آزمایش نخست، آن‌ها نشانگرهای دیجیتالی را روی ۲۲۶۶ مورچه‌ی باغی قرار دادند. دوربین‌های مادون‌قرمز در هر نیم‌ثانیه تصویری از کلونی‌ها ثبت می‌کرد؛ بنابراین پژوهشگران می‌توانستند حرکت و موقعیت هر مورچه و تعاملات آن‌ها را دنبال کنند. پژوهشگران نشان دادند که تقسیم مورچه‌ها به زیرگروه‌های خاص عملی پیشگیرانه است و خطر شیوع بیماری را کاهش می‌دهد. سپس، ۱۰ درصد از مورچه‌های کارگر (تمام چراگرها) درمعرض اسپورهای قارچ قرار داده شدند که به‌آسانی ازطریق تماس منتشر می‌شوند. مقایسه‌ی کلونی‌ها قبل و بعد از مواجهه با عامل بیماری‌زا نشان می‌داد مورچه‌ها سریعا حضور اسپورهای قارچی را احساس می‌کنند و رفتار خود را به‌منظور تقویت روش‌های دفاع‌ موجود تغییر می‌دهند.

سیلویا کرمر توضیح می‌دهد:

مورچه‌ها نحوه‌ی تعامل و افرادی را تغییر می‌دهند که با آن‌ها در تعامل هستند. گروه‌بندی مورچه‌ها مستحکم‌تر می‌شد و ارتباط بین گروه‌های مختلف کاهش پیدا می‌کرد. چراگران بیشتر با چراگران و پرستاران بیشتر با پرستاران در تعامل بودند.مقاله‌های مرتبط:تکامل گیاهان برای به خدمت گرفتن مورچه‌ها و سایر حشراتانجام موفقیت‌آمیز مهندسی ژنتیک روی مورچه‌ها؛ مورچه‌ها به موجوداتی منزوی تبدیل می‌شوند

این واکنش پاسخی است که کل کلونی بروز می‌دهد؛ حتی جانورانی که خودشان درمعرض اسپورها قرار نگرفته بودند، رفتارشان را تغییر می‌دادند. این پژوهش نخستین مطالعه‌ای است که نشان می‌دهد جامعه‌ای حیوانی قادر است فعالانه سازمان‌دهی خود را برای کاهش انتشار بیماری تغییر دهد. پژوهشگران با استفاده از روش qPCR مقدار دقیق اسپور موجود روی بدن هر مورچه را مشخص کردند. qPCR میزان تکثیر قطعه‌ای خاص از DNA را طی زمان نشان می‌دهد. این امر به پژوهشگران امکان می‌داد مقدار DNA مربوط به اسپورها را تعیین کنند. به‌دلیل اینکه مورچه‌ها نحوه‌ی تعامل خود را تغییر دادند، الگوی انتقال اسپورها نیز تغییر یافت. تنها تعداد کمی اندازه‌ای از این پاتوژن را دریافت کردند که می‌توانست به بروز بیماری در آن‌ها منجر شود. بیشتر مورچه‌ها مقدار کمی دریافت کردند. این مقادیر کم موجب بیماری نمی‌شود؛ بلکه دربرابر عفونت‌های آینده مورچه‌ها را مقاوم می‌کند؛ چیزی شیبه واکسیناسیون در انسان‌. کرمر می‌گوید:

سیستم ایمنی مورچه‌ها به‌خوبی با مقادیر کم پاتوژن برخورد کرد و نوعی مصونیت در مورچه‌ها به‌وجود آمد.

نتایج تجزیه‌و‌تحلیل مذکور نشان می‌داد کلونی مخصوصا از افراد باارزش محافظت می‌کند. ملکه، تنها فردی است که در کلونی تولیدمثل می‌کند و مورچه‌های جوان پرستار که هنوز می‌توانند مدت زیادی زنده بمانند و به کارهای کلونی بپردازند، کمترین میزان پاتوژن را دریافت کردند. در هر کلونی، ارزشمندترین اعضا باقی می‌مانند. پژوهشگران همچنین آزمایش بقا انجام دادند تا ارتباط بین بار پاتوژن و مرگ را پیدا کنند. ناتالی استرویمت، نویسنده‌ی نخست مقاله می‌گوید:

براساس تعامل هر مورچه با دیگر مورچه‌ها در ۲۴ ساعت اولِ مواجهه با پاتوژن، یک بار اسپور پیش‌بینی‌کننده را برای هر مورچه محاسبه کردیم. احتمال مرگ مورچه‌های دارای بار اسپور بیشتر در ۹ روز پس از مواجهه با اسپورها بیش از مورچه‌های دارای بار پایین‌تر بود. میزان مرگ‌و‌میر در بین مورچه‌های چراگر بیشتر از مورچه‌های پرستار بود. در پایان آزمایش تمام ملکه‌ها زنده بودند.

نحوه‌ی برخورد جمعیِ مورچه‌ها با مشکلاتی مانند خطر شیوع بیماری واگیردار می‌تواند دانشی در زمینه‌ی اصول اساسی دینامیک بیماری‌ها مهیا کند. تعاملات اجتماعی ریشه‌ی حرکت بیماری‌ها است و نحوه‌ی انتشار بیماری را تعیین می‌کند. پژوهش‌های پایه‌ای روی مورچه‌ها می‌تواند به درک عمیق‌تر فرایندهای همه‌گیرشناسی کمک کند که می‌تواند در دیگر گروه‌های اجتماعی نیز برقرار باشد.