Microbiologie in hapklare porties
Sociale immuniteit bij mieren: Mieren kunnen ons leren hoe we pandemieën beter kunnen indammen
Mensen hebben als soort te maken gehad met vele pandemieën en epidemieën, van de Zwarte Dood in de 14e eeuw tot de zeer recente COVID 19 pandemie, waarvan we nog steeds niet volledig hersteld zijn en die nog steeds volop in het nieuws is. Een van de vele modewoorden die werden gebruikt in de mediagekte rond de wereldwijde uitbraak was “kudde-immuniteit”. Ondanks de pastorale naam heeft het niets te maken met het tellen van gezonde schapen om sneller in slaap te vallen. Ook ontleent het zijn betekenis niet aan kuddementaliteit – wat staat voor hersenloze gehoorzaamheid. In feite is kudde-immuniteit de weloverwogen beslissing van een groep mensen om immuniteit te verwerven tegen een infectie of een ziekteverwekkende entiteit, zodat het de zwakkere en meer kwetsbare mensen kan beschermen.
Het blijkt ook dat andere soorten deze strategie al voor de mens gebruikten. Eusociale insecten, zoals mieren, hebben zeer geavanceerde methoden om hun nesten schoon en nestgenoten veilig te houden. Informatie over deze gecoördineerde verdedigingstactieken tegen ziekten is nu pas aan het licht gekomen.
Wanneer een groep samenwerkt, bereiken ze meer en kunnen ze betere oplossingen vinden dan wanneer het werk alleen wordt gedaan. Dit komt doordat individuele keuzes niet worden gemaakt met “het grotere goed” in gedachten. Een klassiek voorbeeld van het ontstaan van zelfgeorganiseerde gemeenschappelijke verdedigingsacties is te vinden bij sociale insecten zoals termieten, mieren en wespen, waar prestaties worden geselecteerd op het niveau van de kolonie (d.w.z. gewoonten die gunstig zijn voor de kolonie worden in stand gehouden in tegenstelling tot gewoonten die gunstig zijn voor individuele overleving).
Emergentie bij insecten is op zich geen nieuw waargenomen fenomeen. Maar de implicaties van plasticiteit (flexibiliteit) in de sociale netwerken van mieren als reactie op een ziekteverwekker worden nog steeds actief onderzocht. Eén zo’n onderzoeksgroep, het Cremer Lab, heeft sociale immuniteit bij mieren bestudeerd. Dit onderzoek richt zich met name op verzorgingsgewoonten die worden beïnvloed door blootstelling aan ziekteverwekkers.
De onderzoekers wilden een natuurlijke infectie bij mieren nabootsen. Om dit experiment op te zetten werd gekozen voor invasieve tuinmieren, Lasius neglectus, volgens het schema in het onderstaande diagram. De keuze van het pathogeen was een obligate entomopathogene schimmel, Metarhizium (specifiek zijn sporen), die geïnfecteerde mieren doodt.
De onderzoekers observeerden elke groep gedurende 30 minuten voor de introductie van de infectie en 90 minuten erna. Real-time opname apparatuur voerde gegevens naar monitoringsoftware die verschillende verzorgingsgedragingen vastlegde, zoals zelfverzorging en allogrooming (elkaar verzorgen). Ze wilden weten hoe deze gedragingen in realtime veranderden in aanwezigheid, afwezigheid of verschillende niveaus van ziekteverwekkers.
Denk eraan dat verzorging een gebruikelijke hygiënische procedure is waarbij de monddelen van de insecten worden gebruikt om ziekteverwekkende deeltjes van het lichaamsoppervlak te verwijderen. Inwendige monddelen (zoals de infrabuccale holte) verdichten de deeltjes vervolgens tot een pellet, die wordt uitgescheiden. Wat nog fascinerender is, is dat mieren mierenzuur niet alleen gebruiken als verdedigingsmiddel tegen roofdieren, maar ook als ontsmettingsmiddel (lees er hier meer over in een eerder artikel). Bijna zoals mensen opzettelijk hun handen wassen met een ontsmettingsmiddel!
Als resultaat van het experiment werden enkele zeer interessante resultaten waargenomen:
Ten eerste keken ze hoe vaak elke mier uit de groepen (F, f, C en Nestmate) zichzelf verzorgde. Het bleek dat mieren blootgesteld aan de infectie hun zelfreinigend gedrag verhoogden.
Ten tweede observeerden ze dat mieren elkaar verzorgden. Het allogrooming patroon van geïnfecteerde mieren was verschillend in de gevallen van geven en ontvangen. Geïnfecteerde mieren werden vaker geborsteld, maar ze stopten ook met het borstelen van anderen in verhouding tot het aantal sporen waaraan ze waren blootgesteld. Dit zou kunnen komen doordat het verzorgen de mieren blootstelde aan matige hoeveelheden mierenzuur, waardoor ze verzwakten. Zo werd voorkomen dat ziekteverwekkers indirect werden blootgesteld aan gezonde mieren. Bedenk eens hoe intrigerend het is dat een kleine mier zulke belangrijke beslissingen kan nemen!
Bovendien gingen de gezonde nestgenoten na het allogrooming met de geïnfecteerde mieren ook meer aan zelfverzorging doen (net als een verpleegster in een ziekenhuis die haar hygiëne verbetert terwijl ze patiënten verzorgt!) Interessant genoeg ontwikkelden de mieren resistentie tegen de infectie door kleine blootstellingen als gevolg van indirect contact tijdens het kammen. Bovendien was er een correlatie tussen de vermindering van de infectiestatus in groepen die er met succes voor kozen om aangetaste leden te reinigen (m.a.w., geïnformeerde grooming verbeterde het succes van de infectieverwijdering).
Dit impliceert dat mieren hun schoonmaakkeuzes baseren op het feit dat ze voortdurend sociaal op de hoogte worden gehouden van elkaars infectiestatus (bijna alsof ze sociale media hebben!).
Kortom, de vele kleine verzorgingsbeslissingen van een individuele mier leveren een functioneel voordeel op voor de groep als geheel.
Tot slot
Mieren en andere eusociale organismen kunnen dus worden gebruikt als effectieve modelsystemen om ziektebeheer te bestuderen. Mieren evolueerden in het Krijt uit niet-eusociale wespen. In de loop der jaren hebben ze echter de vernuftige manieren om samen te leven en de kolonie te beschermen geperfectioneerd en onder de knie gekregen. Zoals duidelijk wordt uit dit onderzoek, wordt het verzorgingsgedrag van een mier beïnvloed door sociale signalen, en ze gaan er systematischer mee om dan wij mensen. We kunnen niet altijd beslissingen nemen voor het “grotere goed”, zoals mieren, omdat we elk individu waarderen, maar we kunnen zeker een aantal van hun tactieken toepassen. Het is heel belangrijk dat we voorbereid blijven op eventuele verdere uitbraken door een soort handleiding te hebben die gebaseerd is op de strategieën die mieren gebruiken. Mensen bestaan nog maar 300.000 jaar, in tegenstelling tot de 150 miljoen jaar dat mieren op aarde bestaan. Het is dus niet vergezocht om te zeggen dat we nog veel kunnen leren van deze kleine wezentjes!
Link to the original post: Casillas-Pérez, B., Boďová, K., Grasse, A.V. et al. Dynamic pathogen detection and social feedback shape collective hygiene in ants. Nat Commun 14, 3232 (2023).
Featured image: Free use image taken from: https://pixabay.com/photos/queen-ant-ant-ant-head-insect-1193472/
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 