Mrówki jak wykwalifikowany chirurg. Amputują zainfekowane kończyny

Mrówki to niezwykłe stworzenia. Mierzą zaledwie kilka milimetrów, a ich mózgi mają mniej niż milion neuronów i stosunkowo prostą strukturę, a mimo to już nie raz zadziwiły badaczy. Owady te potrafią nawigować korzystając z ziemskiego pola magnetycznego, w swoich mrowiskach uprawiają grzyby i są znacznie lepsze od nas w organizowaniu ruchu zbiorowego. W nowych badaniach niemieccy naukowcy wykazali, że mrówki mogą nawet przeprowadzać operacje, amputując kończyny swoich przyjaciół i ratując im w ten sposób życie.

Wyniki i opis badań ukazał się na łamach pisma "Current Biology" (DOI: 10.1016/j.cub.2024.06.021).

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Mrówki z gatunku Camponotus floridanus to dość pospolity mieszkaniec Florydy. Owady te osiągają spore rozmiary, jak na mrówki i są wyjątkowo agresywne. Naukowcy z Uniwersytetu w Würzburgu sprowadzili z USA kolonię tych mrówek do swojego laboratorium w Niemczech, aby dowiedzieć się, jak reagują na obrażenia.

Mrówki są jednymi z niewielu stworzeń, które zajmują się obrażeniami swoich towarzyszy. Na przykład te z gatunku Megaponera analis potrafią odróżnić zainfekowane rany i leczyć je medykamentami własnej produkcji. Na ranny nakładają związki przeciwdrobnoustrojowe i białka wytworzone przez gruczoły metapleuralne, znajdujące się z boku ich tułowia. Ale mrówki z Florydy obrały inną taktykę, być może dlatego, że nie posiadają odpowiedniego gruczołu, co ich koleżanki z Afryki. W przypadku urazów odnóży, najpierw oceniają ranę, czyszczą ją, a następnie decydują, czy wykonać amputację.

Kierujący badaniami Erik Frank przyznał, że jest to pierwszy przypadek owada odcinającego nogę koledze, aby uratować jego życie. Jedynym innym gatunkiem, który to robi, są ludzie. - W ogóle w to nie wierzyłem, ponieważ było to sprzeczne z intuicją. Powtórzyłem eksperyment cztery razy, zanim go zaakceptowałem – zaznaczył badacz.

W prowadzonych eksperymentach zespół Franka uszkadzał mrówkom nogi i wystawiał ranę na działanie Pseudomonas aeruginosa, bakterii powszechnie występującej w glebie. Następnie część mrówek pozostawała w izolacji, a reszta wracała do mrowiska. Osobnikom wracającym do gniazda natychmiast zostawała udzielona pomoc. Ich towarzyszki przeważnie odgryzały uszkodzone odnóże. 90 proc. mrówek po takiej amputacji przeżyło. W grupie pozostawionej w izolacji wskaźnik ten wyniósł jedynie 40 proc.

Naukowcy ustalili, że mrówki leczące towarzyszy obierają jedną z dwóch dróg - albo czyszczą rany za pomocą swoich żuwaczek, albo wykonują czyszczenie, a następnie całkowitą amputację nogi. Decyzja, którą terapię zastosować podejmowana była po ocenie rodzaju urazu.

Badacze uszkadzali mrówkom odnóża w dwóch miejscach – w górnej lub w dolnej części. Jeśli rana była w górnej części kończyny, towarzyszki czyściły ranę a następnie odgryzały nogę. W przypadku, gdy uraz były na dolnej części kończyny, towarzyszki tylko starannie czyściły ranę. W obu przypadkach interwencja sprawiała, że ​​mrówki miały znacznie wyższy wskaźnik przeżycia.

Naukowcy wysunęli hipotezę, że preferowana ścieżka leczenia rany może być związana z ryzykiem zakażenia. Mikrotomografia komputerowa wykazała, że górna część odnóża mrówki składa się w dużej mierze z tkanki mięśniowej, co sugeruje, że odgrywa ona funkcjonalną rolę w pompowaniu hemolimfy - owadziej wersji krwi, z nogi do reszty ciała. Osłabienie tej części ciała wpływa na krążenie potencjalnie obciążonej bakteriami hemolimfy. Dolna część odnóża jest w niewielkim stopniu zaangażowana w krążenie. W przypadku takich urazów przepływ hemolimfy jest mniej utrudniony, co oznacza, że patogeny mogą szybciej przedostać się do organizmu.

Zatem jeśli uszkodzenie w dolnej części nogi powoduje szybsze infekcje, amputacja całej nogi byłaby najbardziej odpowiednia, ale badacze zaobserwowali odwrotną sytuację. Okazuje się, że szybkość, z jaką mrówki mogą amputować nogę, ma znaczenie. Odgryzanie nogi towarzyszce w eksperymentach trwało nawet 40 minut. W rezultacie mrówki mogą być bardziej skłonne do amputowania odnóży z urazami w górnej części, bo zwyczajnie mają czas potrzebny na wykonanie tej procedury.

- Mrówki nie są w stanie odciąć nogi wystarczająco szybko, aby zapobiec rozprzestrzenianiu się szkodliwych bakterii, dlatego starają się ograniczyć prawdopodobieństwo śmiertelnej infekcji, poświęcając więcej czasu na czyszczenie rany – przyznał Laurent Keller z Uniwersytetu w Lozannie, współautor publikacji.

Ale skąd się biorą takie wyrafinowane zdolności tych owadów. Keller zaznaczył, ze to wrodzone zachowania. - Zachowania mrówek zmieniają się w zależności od wieku osobnika, ale istnieje bardzo mało dowodów na jakiekolwiek uczenie się - wyjaśnił.

- Mrówki potrafią zdiagnozować ranę, sprawdzić, czy jest zakażona i odpowiednio ją leczyć. Jedynym systemem, który można z tym równać, jest ludzki system opieki zdrowotnej — podkreślił Frank. - Kiedy spojrzysz na filmy, na których mrówka prezentuje zranioną nogę i całkowicie dobrowolnie pozwala drugiej mrówce ją odgryźć, a następnie pokazuje nowo powstałą ranę, aby inna mogła dokończyć proces czyszczenia – ten poziom wrodzonej współpracy jest dla mnie dość uderzający – dodał.

Źródło: Cell Press, Science, IFLScience, fot. Danny Buffat/ CC BY-SA

Twórz treści i zarabiaj na ich publikacji. Dołącz do WP Kreatora