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加州大学尔湾分校新闻

蚂蚁和白蚁能教会我们如何对抗疾病?

你住在一个拥挤的地下城市,和你认识的每个人在一起。一个亲戚回家后,你可以看出他们接触了可能会让你们都生病的东西。如果不加以控制,一种疾病会毁灭你们整个文明。所以你做了需要做的事情。

你舔它们。很多。

至少,如果你是一只白蚁,你就会这么做,东北大学副教授和行为生态学家雷贝卡·罗森戈斯(Rebeca Rosengaus)说。

Rebeca Rosengaus是海洋与环境科学系的一名副教授,她研究了群居昆虫如何防止疾病摧毁它们的栖息地。图片由马修Modoono /东北大学

在过去的30年里,Rosengaus一直在研究社会性昆虫,如蚂蚁和白蚁,是如何防止疾病摧毁它们的栖息地的。这是一种科学痴迷,来自于看到一个实验变得支离破碎,并决心找出原因。

作为波士顿大学的一名博士生,Rosengaus在完美的环境下建立了数千个白蚁王和蚁后来繁殖新蚁群。她试图研究近亲繁殖和远系繁殖的影响。

“每个人都想消灭白蚁;我实际上是在繁殖白蚁,”Rosengaus说。“我为他们提供了良好的湿度、温度、优质的木材和滤纸——一切都很完美。”

但显然还不够完美。Rosengaus观察到,她的启动子中有60%在产生菌落前就死亡了,其中大多数死于真菌感染。

“我失去了所有的动物,我试图为我的近交/远交实验,”Rosengaus说。“我在完成博士学位的时候已经建立了数千个殖民地,其中40%的幸存者是我做研究的对象。但我仍然有一个烦人的问题:既然繁殖种姓与他们出生的巢穴分开了,为什么他们的死亡频率这么高?”

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蚂蚁和白蚁赖以生存的温暖潮湿的地下环境也是微生物生长的绝佳场所。Rosengaus说,群居昆虫可以在一个巢穴中生活,成千上万甚至上百万的个体,它们已经进化出了群体行为来保护彼此和整个群体免受疾病的侵害。这些行为在一个大的社交网络之外是没有效果的。

当一只蚂蚁或白蚁带着某种有害微生物回到巢穴时,它的同伴会疯狂地为它梳理毛发。一些白蚁的唾液中含有抗真菌化合物,有助于杀死病原体,摄入的微生物要么在它们的胃里被中和,要么在蚂蚁的情况下,被困在喉咙里一个类似筛子的结构里,在那里被压成小球,稍后可以被吐出来。

温暖潮湿的地下环境是蚂蚁和白蚁繁衍的温床,也是微生物生长的绝佳场所。照片由Matthew Modoono/东北大学拍摄

这幅令人不安的画面只是一个多管齐下、高效的病原体防御系统的第一步。从这里开始只会变得更奇怪。

如果白蚁回来的时候,真菌的负荷太高,无法有效地舔食,它们的行为就会改变。任何被感染的白蚁都开始颤抖和抽搐,就像某种仪式化的瘟疫舞蹈,告诉其他所有人退后。

“感受到振动的同伴实际上逃走了;它们远离振动源,”Rosengaus说。“所以这是一种不同的沟通方式,让群体中的另一成员知道这里有很多疾病,直接走开。”

健康的白蚁也可能开始在生病的白蚁附近排便。你会问,这有什么用呢?事实证明,白蚁粪便中的化合物可以杀死病原体。

“我们所做的研究已经证明粪便材料实际上具有抗真菌特性,”Rosengaus说。“当有很多传染性颗粒时,它们就会在周围各处排便,通过在上面排便,它们将其覆盖,并用粪便化合物使其失效。”

白蚁是贪吃的动物。这片桦木曾经是坚硬的,但经过几个月的白蚁聚居地后,只剩一圈空树皮了。图片由马修Modoono /东北大学

如果这不起作用,那就会有同类相食的现象。

Rosengaus说:“如果你病得太久了,它们不会让菌落里的每个人都生病,而是会把你吃掉。”

相比之下,保持身体距离和戴口罩似乎是非常愉快的。

如果病原体通过了这些行为保护,群居的昆虫也有免疫系统,可以抵抗感染或包裹和中和入侵的微生物。如果它们产生了免疫反应,在某些情况下,它们可以分享这种反应。

想象一下,如果你能获得一种疫苗来保护自己,比如说麻疹,然后通过一个吐口水的法式接吻将你的免疫力传给你的伴侣。这就是木蚁的本质。

群居昆虫,比如白蚁,可以成千上万甚至上百万只地群居在一个巢穴里。它们已经进化出多种策略来保护自己的种群免受疾病的侵袭。照片由Matthew Modoono/东北大学拍摄

Rosengaus和她的同事发现被感染的木蚁能产生一种免疫蛋白,帮助它们抵抗疾病。这种免疫蛋白可以通过“口对口反刍”的方式传递给未受感染的蚂蚁,启动它们的免疫系统来对抗它们尚未接触到的病原体。

“他们分享了自己的免疫保护,”Rosengaus说。“这样一来,整个蜂群就不那么容易感染这种疾病了。”

在数百万年的时间里,群居昆虫进化出了多种策略来抵御疾病,作为一种在充满潜在致命病原体的环境中生存的方式。也许是时候向他们学习了,Rosengaus说。

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“想象一下,如果你只给家里的一个人接种疫苗,然后这个人就会产生一种可以转移到家庭成员身上的免疫反应,”Rosengaus说。“这肯定会提高疫苗接种的依从性。”

会不会把食物吐到别人嘴里?

“好吧,有更糟糕的办法让社会接种疫苗,”Rosengaus说。“你可能会吃尸体,让自己接触少量病原体,并试图通过这种方式产生免疫反应。”

媒体查询,请通过[email protected]或617-373-5718联系Shannon Nargi

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新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.northeastern.edu/2020/08/18/what-can-ants-and-termites-teach-us-about-fighting-disease/