Cuando un patógeno ingresa a su colonia, las hormigas cambian su comportamiento para evitar el brote de enfermedades. De esta manera, protegen a la reina, la cría y los trabajadores jóvenes de enfermarse. Estos resultados, de un estudio realizado en colaboración entre los gruposde Sylvia Cremer en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria IST Austria y de Laurent Keller en la Universidad de Lausana, se publican hoy en la revista ciencia .
La alta densidad de población, así como los contactos frecuentes y cercanos entre individuos, contribuyen a una rápida propagación de enfermedades. Para proteger sus colonias, las hormigas han desarrollado mecanismos de defensa de enfermedades, incluidas adaptaciones a su organización social. Las hormigas no interactúan al azar con otrosmiembros de la colonia, pero están organizados en subgrupos según su edad y las tareas que llevan a cabo. Mientras que las hormigas obreras jóvenes, llamadas "enfermeras", cuidan de la valiosa cría en el centro de la colonia, las hormigas obreras mayores se convierten en forrajerasque recolectan alimentos fuera del nido. Estas hormigas recolectoras están más expuestas a los patógenos.
Fortalecimiento del fuerte
Los investigadores utilizaron un sistema de "código de barras" desarrollado en el grupo Keller para seguir las interacciones entre las hormigas, especialmente para observar su comportamiento cuando la enfermedad se propaga. En un primer experimento, colocaron marcadores digitales en 2'266 hormigas de jardín. Las cámaras infrarrojas tomaronuna imagen de las colonias cada medio segundo, para que los investigadores pudieran seguir y medir el movimiento y la posición de cada individuo, y sus interacciones sociales. Los investigadores mostraron que la subdivisión de las hormigas en grupos actúa de manera profiláctica y reduce el riesgo de propagación de la enfermedad.
el 10% de las hormigas obreras todos los forrajeros fueron expuestas a esporas de hongos que se propagan fácilmente por contacto. La comparación de las colonias de hormigas antes y después de la exposición a patógenos mostró que las hormigas detectan rápidamente la presencia de esporas de hongos y cambian su comportamiento afortalezca las defensas ya existentes. "Las hormigas cambian su forma de interactuar y con quién interactúan", explica Sylvia Cremer, "las camarillas entre las hormigas se vuelven aún más fuertes y el contacto entre las camarillas se reduce. Los forrajeadores interactúan más con los forrajeros, y las enfermeras más con las enfermeras".. Esta es una respuesta de toda la colonia: también los animales que no son tratados con esporas cambian su comportamiento ". Laurent Keller agrega:" Este es el primer estudio científico que muestra que una sociedad animal puede cambiar activamente su organización areducir la propagación de la enfermedad "
Utilizando un método qPCR altamente sensible establecido en el grupo Cremer, los investigadores pudieron cuantificar exactamente cuántas esporas portaba una hormiga individual en su cuerpo. QPCR monitorea cómo se amplifica una molécula de ADN objetivo durante la llamada reacción en cadena de la polimerasa. Esto permiteinvestigadores para sacar conclusiones acerca de la cantidad de ADN y, por inferencia, la cantidad de esporas de hongos que estaban presentes al principio.
Debido a que las hormigas cambiaron su forma de interactuar, los patrones de transferencia de esporas también cambiaron. Solo unas pocas personas recibieron una dosis alta de patógenos, lo que podría causar enfermedades. Además, más hormigas recibieron una dosis baja, que Cremer y su grupo demostraron previamente que no causabanenfermedad, pero en lugar de ser protector frente a futuras infecciones, similar a la variolación en humanos ". El patógeno se distribuye en muchos hombros, y el sistema inmunológico de las hormigas puede lidiar muy bien con este nivel más bajo de patógeno, que proporciona una forma de inmunidadmemoria ", dice Cremer.
Salva a la reina
Los análisis también mostraron que la colonia protege a los animales especialmente valiosos. La reina, el único individuo que se reproduce, y las enfermeras, hormigas obreras jóvenes que aún pueden aportar muchas horas de trabajo a la colonia, recibieron menos patógenos ".una colonia, no todos los animales tienen que estar protegidos, pero las personas más valiosas deberían sobrevivir ", explica Keller.
Los investigadores también llevaron a cabo un experimento de supervivencia para ver cómo la carga de patógenos 24 horas después de la exposición se correlaciona con la muerte por enfermedad. La correlación fue alta, dice Nathalie Stroeymeyt, primera autora y Postdoc en el grupo de Laurent Keller: "Calculamos un"carga predictiva de esporas para cada hormiga individual, en función de su interacción con otras hormigas en las primeras 24 horas después de la exposición al patógeno. Las hormigas con una alta carga de esporas predicen más probabilidades de morir nueve días después de la exposición que las hormigas con una baja carga de esporas predicha".Ella resume: "La mortalidad fue mayor entre los recolectores que entre las enfermeras. Y todas las reinas todavía estaban vivas al final del experimento".
La forma en que las hormigas lidian colectivamente con los problemas, como el riesgo de una epidemia, podría dar una idea de los principios generales de la dinámica de la enfermedad, dice Cremer: "Las interacciones sociales son las rutas en las que viajan las enfermedades y definen cómo se pueden propagar las epidemias. Investigación básica sobrelas hormigas pueden ayudarnos a comprender mejor los procesos epidemiológicos, que también pueden ser relevantes en otros grupos sociales ".
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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