Een eerste onderzoek heeft aangetoond hoe een dierengemeenschap zichzelf actief reorganiseert om de verspreiding van ziekten te verminderen.
Over het algemeen is een hoge bevolkingsdichtheid in een geografisch gebied de belangrijkste factor die bijdraagt aan de snelle verspreiding van een ziekte. Wanneer de bevolkingsdichtheid toeneemt, ontstaat er overbevolking, wat vervolgens leidt tot een verslechtering van de leefomstandigheden. Dit zorgt ervoor dat de overdracht van ziekten toeneemt, met name door frequent en nauw contact tussen mensen. Dergelijke bevolkingsgroepen vormen broedplaatsen voor infectieuze agentia zoals virussen en bacteriën.
Mierenkolonie
Mieren zijn organismen die vrijwel overal gedijen, of het nu bossen of woestijnen zijn, en ze leven in grote kolonies of groepen. Mieren staan bekend als zeer sociale dieren, en dit gedrag geeft ze een groot voordeel ten opzichte van insecten of dieren die solitair leven. Een mierenkolonie is georganiseerd in subgroepen op basis van hun leeftijd en de taken die elke groep moet uitvoeren. Er zijn hoofdzakelijk drie soorten mieren in een kolonie: de koningin, vrouwtjes (voornamelijk 'werksters') en mannetjes. Hun belangrijkste doel is overleven, groeien en voortplanten. De interacties van mieren met andere kolonieleden zijn dus niet zo willekeurig als men zou denken. De koningin is het belangrijkst, omdat alleen zij eieren kan leggen en als enige in een mierenkolonie nieuwe leden kan voortbrengen. De 'jongere' mieren, ook wel 'verzorgsters' genoemd, zorgen voor het broedsel in het centrum van de kolonie. 'Oudere' mieren fungeren als foerageerders die buiten de kolonie voedsel verzamelen en zijn daarom kwetsbaarder voor ziekteverwekkers. Een invasie door een ziekteverwekker kan leiden tot de verspreiding van een ziekte en zou de hele kolonie kunnen vernietigen.
Een studie gepubliceerd in Science toont aan dat wanneer een ziekteverwekker een mierenkolonie binnendringt, mieren hun gedrag aanpassen om hun kolonie te beschermen tegen een dreigende epidemie. Ze beschermen hun koningin en al hun broedsel tegen besmetting en hebben hiervoor een interessant 'verdedigingsmechanisme' ontwikkeld. Een belangrijk aspect van dit mechanisme is de 'sociale organisatie' die binnen de kolonie plaatsvindt. Onderzoekers van het Institute of Science and Technology Austria en de Universiteit van Lausanne voerden deze studie uit met behulp van een 'barcode'-systeem om de interacties tussen mieren binnen een kolonie nauwlettend te volgen en te begrijpen, zowel in normale omstandigheden als tijdens een ziekte-uitbraak. Ze plaatsten digitale markeringen op ongeveer 2260 tuinmieren en infraroodcamera's maakten elke halve seconde een foto van de kolonie. Deze methode stelde hen in staat om de beweging en positie van elk mierlid te volgen en te meten, evenals hun sociale interacties binnen de kolonie.
Afweermechanisme van mieren
Om de overdracht van de ziekte op gang te brengen, werd ongeveer 10 procent van de oudere mieren of foeragerende mieren blootgesteld aan schimmelsporen, die zich zeer snel verspreidden. Er werd een vergelijking gemaakt tussen mierenkolonies vóór en na blootstelling aan de ziekteverwekker. Het was duidelijk dat de mieren snel de aanwezigheid van schimmelsporen opmerkten en zich in groepen verdeelden en hun interacties met elkaar veranderden. Verzorgende mieren hadden alleen nog interactie met andere verzorgende mieren en foeragerende mieren alleen met andere foeragerende mieren; hun onderlinge interactie nam af. De hele mierenkolonie veranderde haar reactie, zelfs de mieren die niet aan de schimmelsporen waren blootgesteld. Dit kan worden gezien als een preventieve maatregel, omdat het het risico op ziekteverspreiding vermindert. De qPCR-techniek werd gebruikt om het aantal sporen dat een mier bij zich droeg te kwantificeren, aangezien sporen het beoogde DNA-molecuul zouden vermenigvuldigen. Het aantal schimmelsporen werd bijgehouden. Toen de mieren hun interacties veranderden, veranderde ook het patroon van de schimmelsporen, wat zichtbaar was in de metingen.
Het was interessant om te zien dat de mierenkolonie haar 'waardevolle leden' die een bijdrage kunnen leveren – koningin, verpleegsters en jonge werksters – beschermt en dat hun voortbestaan van het allergrootste belang was. Gedetailleerd overlevingsexperiment toonde aan dat elke pathogeenbelasting 24 uur na de eerste blootstelling direct correleert met dood door ziekte en met een hoge correlatiewaarde. De mortaliteit was hoog bij oudere mieren of mieren die op zoek waren naar voedsel dan verpleegsters en het meest waardevolle lid - koninginmier - leefde tot het einde.
Deze studie werpt licht op de dynamiek van een ziekte vanuit het oogpunt van mieren, aangezien ze samen een waarschijnlijk risico op verspreiding van ziekten aankunnen. Het stelde vast dat sociale interacties tussen organismen van cruciaal belang zijn bij de verspreiding van een ziekte. Het onderzoek naar mieren kan ons helpen om processen te begrijpen die relevant kunnen zijn voor andere sociale groepen van organismen. We moeten evalueren wat het ziekterisico beïnvloedt en welke geschikte beheersmaatregelen kunnen worden bedacht. Populatiebrede dynamiek is noodzakelijk wanneer rekening wordt gehouden met factoren als immunologie, ziekteoverdracht en populatiestructuur.
***
Bron (nen)
Stroeymeyt N et al. 2018. Plasticiteit van sociale netwerken vermindert de overdracht van ziekten bij een eusociaal insect. Science . 362(6417). https://doi.org/10.1126/science.aat4793
***
Reacties zijn gesloten.