Wanneer u verkouden of griep krijgt, kunt u ervoor kiezen om afstand te houden van andere mensen om hen te redden van eenzelfde snuifje lot - en zij kunnen op hun beurt uit uw buurt blijven. Volgens een nieuwe studie staan mensen niet alleen in hun pogingen om zieken te sekwestreren. In aanwezigheid van besmettelijke ziekteverwekkers kunnen bescheiden tuinmieren ook hun gedrag veranderen om besmette beestjes weg te houden van andere leden van de kolonie.
Mieren zijn sociale wezens. Ze leven in grote groepen, communiceren en werken met elkaar samen om ervoor te zorgen dat de kolonie naar behoren functioneert. Omdat ze vaak in nauw contact staan, zijn mieren ook kwetsbaar voor besmettelijke ziekten. Studies hebben aangetoond dat mieren ziekte op afstand kunnen houden door een aantal hygiënische mechanismen, zoals het verwijderen van afval en de lichamen van dode kolonie-leden uit hun nesten. Wetenschappers vermoedden dat de insecten ook hun sociale gedrag konden aanpassen om de verspreiding van infecties te verminderen, maar deze hypothese was tot voor kort moeilijk te bewijzen.
"Mierenkolonies hebben honderden individuen, " verklaart Nathalie Stroeymeyt, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Lausanne in Zwitserland, die collectief gedrag in mierenkolonies bestudeert. "Tot nu toe was er gewoon niet de technische methode om hun interacties op kolonieniveau gedurende langere tijd te meten."
Gelukkig konden Stroeymeyt en haar collega's dankzij een geautomatiseerd volgsysteem dat in 2013 door Zwitserse onderzoekers is ontwikkeld, gedetailleerd bekijken hoe 22 in het laboratorium gekweekte mierenkolonies zich gedragen wanneer de ziekte in hun midden rondsluipt. Het team plakte kleine 2D-barcodes op de thorax van de mieren, waardoor elk insect een unieke identificatie kreeg - "net als een QR-code, " zegt Stroeymeyt. Een camera boven de behuizingen van de mieren maakte elke seconde twee foto's en een algoritme detecteerde en registreerde de positie van elke streepjescode, waardoor de onderzoekers een schat aan gegevens over de bewegingen van de mieren kregen.
Vier dagen lang liet het team de mieren ongestoord rondrennen in hun verblijf. Net als bij kolonies in het wild, werkten sommige van de mieren buiten het nest om voedsel te zoeken, terwijl anderen - zoals de koningin en de 'verpleegsters' die de ontwikkeling van het broed verzorgen - in het nest bleven. Op de vijfde dag stelden de onderzoekers sommige, maar niet alle, voedergewassen uit 11 kolonies bloot aan de schimmel Metarhizium brunneum, die vaak wordt aangetroffen in de leefgebieden van tuinmieren en waarvan bekend is dat ze ze ziek maken. Foragers uit de andere 11 kolonies werden behandeld met een goedaardige oplossing om als controlegroep te dienen.
Cruciaal is dat eerdere onderzoeken hebben aangetoond dat de M. brunneum- schimmel minstens 24 uur nodig heeft om mieren te infecteren, wat op zijn beurt de onderzoekers tijd gaf om de insecten te observeren voordat ze daadwerkelijk ziek waren.
"We wilden ons concentreren op [deze] periode ... zodat we de actieve reactie van de mieren zelf konden onderscheiden van bijwerkingen van ziekte of parasietmanipulatie", legt Stroeymeyt uit.
In het tijdschrift Science schrijven de onderzoekers dat de besmette mieren meer tijd buiten het nest doorbrachten toen de voedergewassen terug in hun verblijf werden geplaatst, wat betekent dat ze minder contact hadden met de meest waardevolle leden van de kolonie: de koningin, die alles legt van de eieren van de kolonie en de binnenarbeiders, die jonger zijn dan de voedergewassen en daarom meer uren hebben om bij te dragen aan de kolonie. (Oudere mieren hebben de taak risicovolle foerageerklussen buiten het nest te voeren omdat, zoals Stroeymeyt ronduit zegt, ze "toch zullen sterven.")
Maar de kern van het onderzoek ligt in de ontdekking dat de besmette mieren niet de enige waren die hun gedrag veranderden. Foragers die niet waren blootgesteld aan de schimmel verhoogden ook de hoeveelheid tijd doorgebracht buiten het nest. En de verpleegsters in het nest brachten de jongen verder naar binnen en brachten meer tijd door met het overlappen van hen, wat "gezien kan worden als een ruimtelijke isolatie van de voedergewassen, " zegt Stroeymeyt.
Hoe wist de kolonie in ziektepreventie te komen voordat de schimmelsporen zelfs bepaalde voeders hadden besmet? De onderzoekers weten het niet zeker, maar het scherpe reukvermogen van de mieren kan de sleutel zijn. Mieren snuffelen rond met hun antennes, die constant de omgeving van de insecten aanraken en bemonsteren. Volgens Stroeymeyt is het heel goed mogelijk dat een mier een etterende schimmel op een van zijn kolonie-leden zou kunnen detecteren, net zo gemakkelijk als het in staat zou zijn om een ziekteverwekker op zijn eigen lichaam te ruiken.
Waarom niet-besmette voeders de hoeveelheid tijd die in het nest werd doorgebracht ook verminderde, is een andere interessante vraag. Als de eerste lijn van contact met hun binnenkort zieke collega's, weten ze misschien op de een of andere manier weg te blijven van belangrijke leden van de kolonie. Maar het is ook mogelijk dat ze, nadat ze ziekteverwekkers hebben ontdekt bij hun collega-voedergewassen, gewoon meer tijd hebben besteed aan het behandelen van de besmette werkers buiten het nest. Mieren produceren mierenzuur via een klier op de punt van hun buik of buik; ze kunnen schimmelsporen op elkaar doden door mierenzuur in hun mond op te nemen en de lichamen van hun met pathogenen beladen vrienden te likken.
Hoewel de onderzoekers minder interacties vastlegden tussen voeders en binnenarbeiders, hield het contact niet helemaal op - en dit leidde tot weer een interessante openbaring. Toen ze simulaties gebruikten om te modelleren hoe schimmelpathogenen zich door de kolonie verspreiden in het gezicht van het sociale netwerk van de mieren, ontdekten de onderzoekers dat de kans dat de koningin en verpleegkundigen een potentieel fatale belasting van de schimmel kregen, daalde, maar de kans dat deze belangrijke mieren die een lage lading kregen gingen omhoog.
"Dat lijkt op immunisatie of vaccinatie bij mensen, " legt Stroeymeyt uit. “Deze lage doses leiden niet tot sterfte, maar ze stellen de mier in staat een soort bescherming te ontwikkelen tegen latere blootstelling met dezelfde ziekteverwekker. Dat [vinden] is ook iets dat vrij nieuw is. "
Stroeymeyt is van plan om te onderzoeken hoe ziekteverwekkers sociale veranderingen in wilde mierenkolonies veroorzaken, die kunnen oplopen tot honderdduizenden; ze vermoedt dat de scheiding tussen binnen- en buitenwerkers zelfs nog meer uitgesproken is in deze grote groepen.
Megan Frederickson, universitair hoofddocent ecologie en evolutionaire biologie aan de Universiteit van Toronto, die niet betrokken was bij de nieuwe studie, noemt de conclusies van de onderzoekers "een nieuwe en opwindende bevinding" die tot stand is gebracht door "geavanceerde methoden". Ze voegt eraan toe dat soortgelijke technologie kan wetenschappers helpen onderzoeken of mieren ook hun sociale netwerken veranderen om nuttige microben naar elkaar over te dragen. En Frederickson denkt dat "de betekenis [van de studie] zelfs verder gaat dan mieren."
"Ik vraag me af, " mijmert ze, "hoe vaak andere sociale dieren hun netwerken reorganiseren om de verspreiding van ziekten te beperken."
