Архитектура выживания: как муравьи перестраивают свои жилища в ответ на угрозу эпидемий
В мире, где угроза пандемий становится все более ощутимой, человечество ищет ответы в самых разных областях знания. Однако иногда самые гениальные решения скрыты не в высоких технологиях, а в самой природе, в многовековой мудрости живых существ, которые уже миллионы лет ведут борьбу с невидимым врагом — болезнями.
Новое исследование приоткрывает завесу тайны над тем, как крошечные муравьи, эти неутомимые строители, применяют сложные архитектурные стратегии для защиты своего сообщества от распространения инфекций. Их подземные мегаполисы оказываются не просто лабиринтами из туннелей, а продуманной системой биобезопасности, способной к адаптации в ответ на угрозу.
Исследование, проведенное Бристольским университетом и опубликованное в журнале Science, демонстрирует, что муравьи обладают уникальной способностью менять архитектуру своих гнезд, чтобы создать барьер для патогенов. Ученые под руководством доктора биологических наук Люка Леки обнаружили, что колонии, столкнувшиеся с болезнью, начинают строить принципиально иные жилища.
В отличие от гнезд здоровых семей, эти сооружения характеризуются более широко разбросанными входами и более разрозненной, фрагментированной структурой, где камеры имеют меньше прямых связей между собой. Это открытие является поистине революционным, поскольку впервые научно доказано, что животное, не являющееся человеком, целенаправленно изменяет структуру своей среды обитания именно для снижения риска распространения заболеваний.
Для того чтобы заглянуть вглубь муравьиного города, исследователи применили передовой метод микро-компьютерной томографии, позволяющий создавать точные трехмерные модели подземных сооружений. Эксперимент был построен на сравнении двух групп муравьев, каждая из которых начала создание гнезда в специальном контейнере. Спустя сутки одна из колоний была подвергнута воздействию спор патогенного грибка, в то время как другая оставалась контрольной, здоровой группой. Последующее сканирование и 3D-моделирование показали радикальные различия в архитектуре.
Чтобы оценить эффективность архитектурных изменений, ученые провели компьютерное моделирование распространения болезни внутри созданных 3D-моделей. Результаты показали, что модифицированные, более разрозненные гнезда значительно снижают риск заражения отдельных муравьев высокими, потенциально смертельными дозами патогенов.
Но муравьиный иммунитет не ограничивается лишь перепланировкой. Он является социальным и включает в себя целый комплекс поведенческих реакций: от тщательной очистки сородичей и дезинфекции их с помощью яда до добровольной самоизоляции зараженных особей, что защищает все сообщество.
Подобная перестройка позволяет эффективно защищать наиболее уязвимые и ценные отсеки, где хранятся запасы пищи и развивается потомство. Еще одним удивительным открытием стало то, что эффект от поведенческой самоизоляции муравьев был значительно сильнее именно в тех гнездах, что были перестроены в ответ на болезнь. Архитектура и поведение, таким образом, усиливают друг друга, создавая многоуровневую систему защиты.