Муравьи чувствуют запах смертельной инфекции до того, как она распространится
Муравьиные колонии ведут себя как слаженные суперорганизмы, и новые исследования показывают, что неизлечимо больные куколки муравьёв испускают особый запах, предупреждающий рабочих о смертельной инфекции.
Вместо того, чтобы скрывать болезнь, эти обречённые муравьи посылают ранний химический сигнал тревоги, побуждающий рабочих вскрывать коконы и дезинфицировать их муравьиной кислотой, убивая как патоген, так и саму куколку.
Выводок посылает ранние предупреждения об инфекции
У многих социальных видов особи часто скрывают болезнь, чтобы их не оттолкнули сородичи. Муравьиное выводок использует совершенно другой подход. Когда куколки муравьёв сталкиваются с инфекцией, которую они не могут пережить, они выпускают химический сигнал тревоги, предупреждающий их сородичей об опасности, которую они вскоре представляют.
Когда рабочие обнаруживают этот сигнал тревоги, они быстро реагируют. Они извлекают умирающую куколку из кокона, проделывают небольшие отверстия в её внешней поверхности и обрабатывают её муравьиной кислотой — собственным антимикробным ядом муравьёв. Этот процесс уничтожает болезнетворные микроорганизмы, размножающиеся внутри куколки, но также убивает и саму куколку.
«То, что на первый взгляд кажется самопожертвованием, на самом деле также выгодно сигнализатору: он защищает своих сородичей, с которыми у него много общих генов. Предупреждая колонию о смертельной инфекции, неизлечимо больные муравьи помогают колонии оставаться здоровой и производить дочерние колонии, которые косвенно передают гены сигнализатора следующему поколению», — объясняет Эрика Доусон, первый автор исследования и бывший постдок в исследовательской группе «Социальный иммунитет» под руководством Сильвии Кремер в ISTA.
Совместное исследование с химиком-экологом Томасом Шмиттом из Вюрцбургского университета в Германии впервые описывает эту форму альтруистической сигнализации болезней у социальных насекомых. Без таких сигналов смертельно инфицированный муравей может умереть незамеченным и стать крайне заразным, подвергая риску всю колонию. Предупреждая своих сородичей, смертельно больное потомство позволяет рабочим муравьям выявлять и удалять опасные патогены до их распространения.
Муравьиные колонии как суперорганизмы
В масштабе колонии муравьи действуют как «суперорганизм», функционируя подобно единому живому организму. Королевы производят потомство, а непродуктивные рабочие выполняют все задачи, связанные с уходом, здоровьем и поддержанием популяции. Такое разделение труда отражает то, как в организме человека репродуктивные клетки отделяются от соматических, которые выполняют важнейшие повседневные функции.
Выживание как организмов, так и суперорганизмов зависит от тесного взаимодействия между репродуктивными и непродуктивными членами. В сообществах муравьев это взаимодействие может доходить до крайностей, включая акты самопожертвования, направленные на защиту колонии в целом.
Зачем нужна химическая сигнализация?
Зачем разрабатывать сложную химическую систему раннего оповещения, если больные особи могут просто покинуть группу? По словам Кремер, «взрослые муравьи, приближающиеся к смерти, покидают гнездо и умирают за пределами колонии. Аналогично, рабочие муравьи, подвергшиеся воздействию грибковых спор, соблюдают социальную дистанцию». Она отмечает, что это возможно только для муравьёв, способных передвигаться самостоятельно. Неподвижное потомство, например, развивающиеся куколки, неспособно покинуть гнездо, подобно инфицированным клеткам в тканях тела.
Как клетки тела, так и муравьиное потомство зависят от помощников, предотвращающих распространение инфекции. Примечательно, что и те, и другие используют схожее решение: они выделяют химический сигнал, привлекающий иммунные клетки организма или рабочих муравьёв колонии. Эти помощники затем уничтожают инфицированных особей, прежде чем они успеют причинить вред. Иммунологи называют этот сигнал «найди меня и съешь меня».
«Сигнал должен быть одновременно чувствительным и специфичным», — объясняет Кремер. «Это должно помочь идентифицировать всех неизлечимо больных куколок муравьёв, но при этом быть достаточно точным, чтобы не спровоцировать распаковку здоровых куколок или тех, которые способны преодолеть инфекцию с помощью собственной иммунной системы». Какими свойствами должен обладать такой сигнал, чтобы достичь такого уровня точности?
