Nisu samo ljudi društveni, već i mravi. Članovi kolonije brinu o bolesnima provodeći kolektivne higijenske mjere, što stavlja patogene organizme pred težak zadatak. Moraju zaobići imunitet pojedinog mrava, ali i izbjeći zdravstvene mjere i kolektivni imunitet kolonije. Nova studija objavljena u časopisu Nature Ecology & Evolution otkriva da patogeni organizmi razvijaju lukavi način izbjegavanja obrambenih sustava kolonije mrava.
Studiju je vodila prof. Sylvia Cremer s Instituta za znanost i tehnologiju u Austriji (ISTA), a prva autorica studije je dr. Barbara Milutinović, mlada znanstvenica koja se iz inozemstva vratila na Institut Ruđer Bošković (IRB).
Kad su se mravi pojavili na Zemlji?
Mravi su porodica kukaca koja živi u velikim zadružnim zajednicama, a mogu se naći na svim kontinentima osim na Antarktici.
- Jako su stari, pojavili su se prije oko 150 milijuna godina. Veoma su uspješni, nalazimo ih gotovo u svim staništima. Opisano je oko 13.000 vrsta mrava, a pretpostavka je da ih ima mnogo više. Neki su isključivi vegetarijanci, neki mesojedi, a većina ih je omnivora, koji skupljaju i jedu sve na što nalete. Neki su evolucijski otišli toliko daleko da imaju svoje farme gdje uzgajaju gljivice kojima se hrane - rekla je dr. Barbara Milutinović, koja se mravima počela baviti u sklopu postdoktorskih istraživanja na Institutu za znanost i tehnologiju Austrija (ISTA).
Zašto su mravi zanimljivi znanstvenicima?
Jedan od najpoznatijih američkih biologa, Edward O. Wilson (1929. - 2021.), veliki dio svoje znanstvene karijere posvetio je istraživanju mrava, njihove evolucije i globalne rasprostranjenosti, raznolikosti, komunikacije, ponašanja itd.
- Znanstvenicima su mravi zanimljivi zbog svog društvenog uređenja. Kraljica liježe jaja cijeli svoj život, što zna biti jako dugo, i do 30 godina, a radilice su sterilne i brinu se o ostalim zadaćama. Takvu vrstu organizacije zovemo superorganizam. Kada govorimo u evolucijskom smislu, jedinica selekcije nije individualni mrav, kao što je to svaki drugi kukac koji se samostalno razmnožava, nego cijela kolonija. Ako u nekom polju imamo npr. deset mravljih kolonija, to je za evoluciju ekvivalentno tome da imamo deset individua, neovisno o tome koliko jedinki svaka kolonija ima - pojašnjava dr. Milutinović.
U superorganizmu kraljica je ekvivalentna reproduktivnom sustavu, a sterilne radilice (radilice su sve ženke) su sve druge somatske stanice.
- Mojim kolegama i meni mravi su interesantni kao modeli pomoću kojih možemo vidjeti općenito kako ponašanje ili neka intervencija mogu utjecati na tijek bolesti, ali i na evoluciju samog patogena. Dakle, mi ih koristimo kao modele za proučavanje veza između društvenosti i zaraznih bolesti. Naravno, mrave ne možemo direktno usporediti s ljudskim društvima, ali neka načela se provlače kroz biologiju i interakciju među vrstama. Primjerice, otkriveno je da i mravi prakticiraju fizičko distanciranje kada zaprijeti epidemija, pa možemo postaviti pitanje kako fizičko distanciranje utječe na evoluciju patogena. S obzirom na to da se radi o mravima, možemo testirati različite vrste mikroba, a to je eksperiment koji je u ljudskim društvima nemoguć - naglasila je dr. Milutinović.
Što je društveni imunitet?
Mravlje kolonije zaštićene su dodatnim slojem imuniteta - društvenim imunitetom, koji se bazira na ponašanju jedinki.
- Osim individualnog imuniteta svakog pojedinog mrava, možemo reći da kolonija posjeduje još i vlastiti imunitet, koji se oslanja na radnje pojedinih mrava. Jedni zbrinjavaju mrtve mrave, odnose ih na posebna mjesta, nešto kao groblja, i tamo ih dobro dezinficiraju. Drugi održavaju higijenu kolonije, čiste i dezinficiraju prostorije gnijezda ili članove grupe koji su zaraženi - ustvrdila je dr. Milutinović.
Kako se mravi bore protiv bolesti?
Oni prije svega žele spriječiti da patogeni uopće uđu u koloniju, a velikim dijelom to postižu dobrom organizacijom gnijezda i higijenom.
- Primjerice, imaju striktno odvojena mjesta gdje drže hranu, gdje uzgajaju ličinke i gdje je smještena kraljica, koja je posebno i najstrože čuvana jer kada ona ugine, kolonija više ne može opstati. Pokazalo se i da imaju nešto kao WC, vrše nuždu samo u određenom dijelu gnijezda. Ovakva organizacija gnijezda doprinosi boljoj kontroli higijene i maksimalno reducira mogućnost prelaska patogena s jedne skupine na drugu ili s kontaminirane hrane na članove kolonije.
Također, mravi obično imaju žlijezde koje luče neku vrstu antimikrobne tekućine, odnosno dezinficijensa. Mravlja kiselina je jako učinkovita protiv većine patogena, a njome mravi preventivno špricaju zidove svojih gnijezda, što kombiniraju s manualnim čišćenjem površina i drugih mrava. U takvom okruženju patogenima je teško infiltrirati koloniju. No, ako patogeni uspiju zaraziti određenu jedinku, ostali članovi će joj pomoći, ako je to moguće daljnjim čišćenjem, ili će je izolirati iz društva kako ne bi zarazila ostale jedinke. Često će se takva radilica i sama izolirati. To će ovisiti o stadiju infekcije, odnosno o tome koliko je uznapredovala, što mravi mogu jako dobro detektirati i na temelju toga donijeti odluku - naglasila je dr. Milutinović.
Kako se podmukli mikrobi skrivaju od mrava?
Naša sugovornica i njezini kolege s ISTA-e postavili su eksperiment u kojem su argentinske mrave zarazili patogenim gljivicama, i to tako da su zarazili izolirane jedinke te jedinke unutar kolonije i članove koji su ih čistili od patogene gljivice.
- Radili smo na mravima koji pokazuju njegu i zaštitu članova grupe od bolesti i gledali smo kako se uzročnici bolesti, u našem slučaju, patogena gljivica, adaptiraju na njihove kolektivne obrane. Utvrdili smo da su gljivice koje su zaražavale mrave u grupi, u odnosu na one koje su zaražavale izolirane mrave, promijenile strategiju infekcije. Točnije, smanjile su stupanj virulencije, što znači da se smanjio broj mrava koje su uspješno zarazile, ali su jako povećale proizvodnju novih spora kojima će se prenositi dalje - objašnjava dr. Milutinović.
U dugoročnom eksperimentu, tijekom kojeg su znanstvenici zaražavali mrave kroz deset ciklusa infekcija, gljivica se snašla i počela se skrivati od mrava.
- Mravi je više nisu mogli detektirati onako učinkovito kao prije. To pokazuje da gljivični patogeni reagiraju na prisutnost mrava njegovatelja te u skladu s time prilagođavaju i smanjuju karakteristične gljivične signale koje mravi više ne prepoznaju kao prijetnju. Tako gljivice mogu izbjeći društveni imunitet kolonije - zaključila je Barbara Milutinović.