Badanie społecznych uwarunkowań ryzyka występowania chorób
Jak wiele osób przekonało się podczas pandemii COVID-19, ryzyko wybuchu epidemii istotnie wzrasta w przypadku istot społecznych żyjących w grupach o dużym zagęszczeniu. Wiele dotychczasowych badań skupiało się na analizie społecznej dynamiki rozprzestrzeniania się chorób poprzez obserwację, jednak jak zauważa Yuko Ulrich(odnośnik otworzy się w nowym oknie), główna badaczka projektu EPIDEMIC realizowanego przez Instytut Ekologii Chemicznej im. Maxa Plancka(odnośnik otworzy się w nowym oknie), badania obserwacyjne są obarczone pewnymi ograniczeniami. „Jeśli jedna osoba ulega zakażeniu, z kolei inna nie, musimy ustalić przyczynę - nie wiemy, czy dzieje się tak z powodu różnic genetycznych, wieku, zachowania lub kontaktów społecznych. W naturze wszystkie te czynniki są ze sobą powiązane i bardzo trudno je rozdzielić”, dodaje. Ze względu na wyzwania natury etycznej i logistycznej brakuje jednak rzetelnych danych. W ramach projektu EPIDEMIC, finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Ulrich wraz z zespołem skupiła się na mrówkach. Badacze zaprojektowali unikalny system bazujący na cechach biologicznych mrówek Ooceraea biroi - należących do gatunku nieposiadającego królowych i rozmnażającego się bez kopulacji. Wykorzystując zautomatyzowane techniki obserwacji, badacze postawili na wykrywanie zachowań chroniących istoty społeczne przed chorobami zakaźnymi. „Mam nadzieję, że nasze odkrycia pomogą nam w budowaniu predykcyjnych modeli epidemiologicznych, na przykład poprzez wykazanie wpływu zmienności zachowań poszczególnych jednostek na rozprzestrzenianie się chorób na świecie”, zauważa Ulrich.
Badanie przenoszenia chorób wśród mrówek Ooceraea biroi
W ramach badań naukowcy zbudowali wiele kolonii mrówek charakteryzujących się precyzyjnie dostosowanymi wielkością i składem. Aby obserwować zachowanie owadów, zespół oznaczył każdą mrówkę wyjątkową kombinacją kolorów, a następnie filmował kolonie przy pomocy kamer nadziemnych. Dzięki specjalnemu oprogramowaniu naukowcy mogli analizować trajektorie jednostek, obliczyć czas spędzany przez każdą mrówkę wewnątrz i na zewnątrz gniazda, a także odwzorować sieci kontaktów fizycznych, robiąc to jednocześnie w kilkudziesięciu koloniach. W ramach niektórych doświadczeń naukowcy wykorzystali naturalnie występującego pasożyta – nicienia, w innych zaś zastosowali związki stymulujące działanie układu odpornościowego, które stanowiły model zakażenia.
Powiązania zachowań i zakażeń
Prace przeprowadzone w ramach projektu zaowocowały szeregiem istotnych odkryć dotyczących związku między zachowaniem a prawdopodobieństwem zakażenia. „Mrówki-pracownice zarażały się wcześniej i w większym stopniu niż genetycznie identyczne mrówki pozostające w gnieździe w roli opiekunów. To dowodzi, że różnice w zachowaniu dostatecznie wyjaśniają nierównomierne występowanie pasożytów”, wyjaśnia Ulrich. Kolejnym kluczowym odkryciem było to, że mrówki zakażone nicieniami ograniczały aktywność na zewnątrz i spędzały więcej czasu w gnieździe. Co więcej, zdrowe owady zachowywały się w ten sam sposób, co doprowadziło do koncentracji większej liczby osobników w gnieździe. „Można zatem dojść do wniosku, że pasożyt zmienia organizację społeczną kolonii w sposób ułatwiający mu rozprzestrzenianie się”, zauważa Ulrich. W ramach odrębnego badania mrówki, które uznały członka kolonii za potencjalnie chorego, nie unikały go - zamiast tego nasiliły pielęgnację i kontakt fizyczny. „Wszystko wskazuje na to, że strategia oparta na trosce zwiększy ryzyko zakażenia. To prowadzi do interesujących pytań o to, w jakiej sytuacji i dlaczego kolonie mogą zmieniać strategie postępowania”, dodaje Ulrich.
Dodatkowe badania nad zachowaniem i chorobami mrówek
Ulrich twierdzi, że choć prace w ramach projektu formalnie dobiegły końca, badania wciąż trwają, a badacze stale analizują nowe kierunki działań. Badacze w laboratorium analizują sygnały chemiczne, którymi mrówki posługują się w celu wykrywania chorób u współtowarzyszek, badają zróżnicowane reakcje mrówek na różne patogeny, a także zgłębiają szereg zagadnień poruszonych w ramach projektu, w tym kwestię społecznego przekazywania ochrony. Każdy z tych wątków nawiązuje do tego samego podstawowego pytania, które stanowiło fundament projektu EPIDEMIC: Jakie czynniki decydują o tym, jak skutecznie społeczności bronią się przed chorobami zakaźnymi? „Wciąż mamy wiele do odkrycia”, dodaje Ulrich.
