Mravenci tesaři jsou jediným známým zvířetem, které kromě lidí provádí mrzačení, říkají vědci

Přihlaste se k odběru zpravodaje CNN Wonder Theory. Prozkoumejte vesmír se zprávami o fascinujících objevech, vědeckém pokroku a dalších.

CNN
—

Lidé nejsou jediní, kdo je schopen amputace zachraňovat životy.

Nová studie ukazuje, že mravenci tesaři na Floridě ohlodávají zraněné končetiny svých hnízdních kamarádů v závislosti na umístění ran, aby pomohli jejich protějškům přežít.

Výzkumníci zjistili, že asi 90 % až 95 % mravenců, kteří podstoupí amputaci nohou, přežije proceduru a nadále v pohodě plní své povinnosti uvnitř hnízda i přes ztrátu nohy.

a StayStudie byla zveřejněna v úterý v časopise Current Biology a je založena na Předchozí výsledky zveřejněné v roce 2023 Stejným mezinárodním týmem vědců.

Tato studie zjistila, že různé druhy mravenců nazývané mravenci Matabele nebo Megaponera analis používají ústa k vylučování antimikrobiálních sloučenin k dezinfekci ran a prevenci potenciálních infekcí. Tyto sloučeniny jsou produkovány takzvanými pleurálními žlázami.

Většina mravenců má tyto žlázy. Ale postupem času některé druhy – včetně Camponotus floridanus, také známého jako mravenci tesaři – tyto žlázy evolučně ztratily.

Většina druhů mravenců, kterým chybí pleurální žlázy, je stromová, což znamená, že žijí na stromech, řekl hlavní autor studie Eric Frank, odborník na behaviorální ekologii na univerzitě ve Würzburgu v německém Bavorsku.

„Myslíme si, že jejich stromový životní styl je může vystavit patogenům méně než podzemní kolonie,“ řekl Frank.

Frank a jeho kolegové plánovali pokračovat ve studiu mravenců Matabele na Pobřeží slonoviny, když epidemie udeřila. V důsledku toho se tým obrátil ke studiu běžných tesařských mravenců dostupných v jeho laboratoři.

„Chtěl jsem vidět, jak se druh mravenců, kteří nemohou používat antimikrobiální sloučeniny k léčbě ran, může starat o své zraněné,“ řekl Frank.

Vědci nebyli připraveni na to, co pozorovali: typ chirurgického zákroku, který byl dříve pozorován pouze u lidí.

Floridští červenohnědí mravenci tesaři, kteří dorůstají délky asi 1,5 centimetru (asi tři pětiny palce), lze nalézt hnízdící v hnijícím dřevě po celém jihovýchodě Spojených států. Svá hnízda musí bránit proti konkurenčním mravenčím koloniím, což může vést ke zranění.

Spoluautor studie Danny Bova, postgraduální student na univerzitě v Lausanne ve Švýcarsku, byl první, kdo pozoroval mravence při čištění ran a amputaci končetin.

„Největším překvapením bylo, že prováděli amputace,“ řekl Frank. Nikdy jsem to nečekal a ve skutečnosti, když mi (magisterský student) Danny Buffett poprvé popsal toto chování, nevěřil jsem mu. „Teprve když mi ukázal videa, opravdu jsem si uvědomil, s čím jsme se setkali.“

Když tým sledoval, jak se mravenci pohybují, Dr. Laurent Keller, hlavní autor studie a evoluční biolog na univerzitě v Lausanne, si všiml dalšího překvapení: mravenci neprovedli amputaci, pokud nedošlo k poranění nohy ve stehně nebo stehenní kosti. Po ukousnutí nohy mravenci pomocí ústní rány olízli ránu, vyčistili ji a případně odstranili bakterie.

Pokud je však napadení lokalizováno na spodní části nohy nebo na holeni, mravenci ránu pouze značně olizují, což vede k přežití až 75 %.

Aby vědci pochopili, proč jsou mravenci tak specifičtí ve svých službách, a aby si znovu vytvořili zranění v laboratorním prostředí, odstranili z hnízda jediného mravence, pracovali s malými koloniemi 200 mravenců a pomocí mikroskopických nůžek provedli kontrolované řezy na mravenčí noze.

„Předtím,“ řekl Frank, „bychom mravence na pár minut dali do ledu, dokud se neuklidnil a nebylo s ním snadnější manipulovat.“ Jednu bychom opatrně vyjmuli z hnízda, položili do sněhu a pak mu uřízli nohu. Jakmile se mravenec znovu probudí (po několika minutách), vrátíme ho do kolonie, aby byl se svými hnízdními kamarády.“

U mravenců s poraněním stehenní kosti nebo holenní kosti, kteří nebyli léčeni izolovaně, přežilo méně než 40 %, respektive 15 %.

Tým také provedl CT skenování mravenců, aby se blíže podíval na zranění hmyzem.
A jak jejich těla reagují. Velká skupina svalů uvnitř stehen mravenců zajišťuje, že…
Koluje tekutina podobná krvi nazývaná hemolymfa. Zatímco mravenci nemají těla podobná lidem,
Srdce, mají mnoho srdečních pump a svalů po celém těle, které plní stejnou funkci.

Frank řekl, že zranění stehna brání krevnímu oběhu, a protože je průtok krve snížen, bakterie se nemohou pohybovat z rány do těla tak rychle, což znamená, že amputace může zabránit šíření bakterií po těle mravence.

Mezitím mravenčí noha neobsahuje žádné svaly potřebné pro krevní oběh. Ale jakákoli rána na této noze by rychle zavedla do těla bakterie a na amputaci by nebyl čas.

„U poranění bérce byl průtok krve a lymfy méně bráněný, což znamenalo, že bakterie mohly vstoupit do těla rychleji, zatímco u poranění stehenní kosti se rychlost krevního oběhu v noze zpomalila,“ řekl Frank.

Vědci poznamenali, že amputace za pomoci mravenců trvaly asi 40 minut, což je důvod, proč se hmyz rozhodl amputovat stehenní kost, ale ne holenní kost.

„Proto, protože mravenci nejsou schopni uříznout stonek dostatečně rychle, aby zabránili šíření škodlivých bakterií, snaží se snížit možnost rozvoje smrtelné infekce tím, že tráví více času čištěním rány na stonku,“ řekl Keller.

Výzkumníci se stále snaží dát dohromady složitosti za tímto vrozeným mravenčím chováním.

„Pracovníci se v průběhu evoluce museli naučit, že amputace je účinný způsob, jak zabránit infekci, a že zvýšila produktivitu kolonie zvýšením počtu pracovníků, kteří by se mohli podílet na úkolech kolonie,“ řekl Keller.

Keller dodal, že tyto amputace jsou považovány za altruistické chování, protože mravenci jsou nuceni trávit čas a energii, aby pomohli ostatním.

„Skutečnost, že mravenci jsou schopni diagnostikovat ránu, vědět, zda je infikovaná nebo sterilní, a podle toho ji léčit po dlouhou dobu jinými jedinci – jediný lékařský systém, který tomu může konkurovat, je lidský systém,“ řekl Frank. .

Ale Frank řekl, že si nemyslí, že mravenci vědomě vědí, co mají dělat. Může to být dokonce více instinktivní, podobně jako lidé přikládají prsty ke rtům po řezání papíru.

„Jednoduše a instinktivně si vložíme prst do úst a cucáme ho, aniž bychom si aktivně mysleli, že chceme na ránu nanést antiseptické proteiny nalezené v našich slinách, abychom zabránili infekci,“ řekl Frank. „U mravenců to bude pravděpodobně podobné. Byl tam dostatečně silný evoluční tlak na to, aby tito dva projevovali odlišné chování u dvou různých typů zranění, aby se maximalizovaly šance jejich (spřátelených) na přežití. Jak by je mohli odlišit, je jiná otázka a na kterém právě pracuji.“

Nyní chtějí vědci najít další příklady péče o rány nejen u mravenců, ale v celé živočišné říši.

„Budeme pokračovat ve studiu chování při ošetřování ran u jiných druhů mravenců a pokusíme se pochopit jeho evoluční původ,“ řekl Frank „Jaké bylo chování předků při ošetřování ran, zatímco jiní používají antimikrobiální látky?“