Муравьи проводят ампутации, чтобы спасти раненых сородичей
Спасение жизней с помощью хирургии перестало быть исключительной прерогативой человека. В исследовании, опубликованном 2 июля в журнале Current Biology, учёные подробно описывают, как флоридские муравьи-древоточцы, распространённый бурый вид, избирательно лечат повреждённые конечности своих сородичей — либо очищая рану, либо проводя ампутацию.
Экспериментально проверяя эффективность этих «методов лечения», исследователи не только подтвердили их пользу для выздоровления, но и обнаружили, что выбор ухода муравьями зависит от типа полученной травмы.
«Когда мы говорим о поведении ампутации, это буквально единственный случай в животном мире, когда происходит сложная и систематическая ампутация одной особи другой особью того же вида», — говорит первый автор Эрик Франк, поведенческий эколог из Вюрцбургского университета.
Уход за ранами у муравьёв — не совсем новое явление. В статье 2023 года было обнаружено, что муравьи вида Megaponera analis используют специальную железу для введения в раны противомикробных соединений, чтобы подавить возможные инфекции. Флоридские муравьи-древоточцы (Camponotus floridanus) выделяются тем, что у них нет такой железы, и, по-видимому, они используют только механические средства для лечения сородичей.
Исследователи выяснили, что этот механический уход включает один из двух путей. Муравьи либо просто очищали рану своими ротовыми аппаратами, либо проводили очистку с последующей полной ампутацией ноги. Чтобы выбрать тактику, муравьи, по-видимому, оценивают тип травмы, чтобы наилучшим образом скорректировать лечение.
В этом исследовании анализировались два типа травм ног: повреждения бедра (femur) и повреждения похожей на лодыжку голени (tibia). Все травмы бедра сопровождались первоначальной очисткой раны сородичем, после чего другой сородич полностью отгрызал ногу. В отличие от этого, травмы голени получали только очистку ротовым аппаратом. В обоих случаях вмешательство привело к тому, что муравьи с экспериментально инфицированными ранами имели гораздо более высокую выживаемость.
«Травмы бедра, где они всегда ампутировали ногу, имели успех около 90% или 95%. А для голени, где ампутации не было, выживаемость всё равно составляла около 75%», — говорит Франк. Это контрастирует с выживаемостью менее 40% и 15% для необработанных инфицированных ран бедра и голени соответственно.
Исследователи предположили, что предпочтительный метод ухода за раной может быть связан с риском инфекции. Микро-КТ-сканирование бедра показало, что оно в основном состоит из мышечной ткани, что предполагает его функциональную роль в перекачивании крови (гемолимфы) из ноги в основную часть тела.
При травме бедра мышцы повреждаются, снижая их способность циркулировать потенциально заражённой бактериями кровью. Голень, с другой стороны, имеет мало мышечной ткани и, следовательно, мало участвует в кровообращении.
«При травмах голени поток гемолимфы был менее затруднён, а значит, бактерии могли быстрее проникнуть в тело. В то время как при травмах бедра скорость кровообращения в ноге замедлялась», — говорит Франк.
Можно было бы ожидать, что если повреждение голени приводит к более быстрому заражению, то наиболее уместной была бы ампутация всей ноги, но наблюдается обратное. Оказывается, важна скорость, с которой муравьи могут ампутировать ногу.
Ампутация с помощью муравья занимает не менее 40 минут. Экспериментальные тесты показали, что при травмах голени, если ногу не удалить сразу после заражения, муравей не выживет.
«Таким образом, поскольку они не могут отгрызть ногу достаточно быстро, чтобы предотвратить распространение вредных бактерий, муравьи пытаются ограничить вероятность смертельной инфекции, уделяя больше времени очистке раны голени», — отмечает старший автор, эволюционный биолог Лоран Келлер из Лозаннского университета.
«Тот факт, что муравьи способны диагностировать рану, определять, инфицирована она или стерильна, и соответствующим образом лечить её в течение длительного времени другими особями — единственная медицинская система, которая может соперничать с этим, — это человеческая», — говорит Франк.
Учитывая сложный характер этого поведения, закономерно задаться вопросом, как эти муравьи способны на такой точный уход. «Это действительно всё врождённое поведение, — говорит Келлер. — Поведение муравьёв меняется в зависимости от возраста особи, но есть очень мало свидетельств какого-либо обучения».
Сейчас команда лаборатории проводит аналогичные эксперименты на других видах Camponotus, чтобы выяснить, насколько это поведение сохранилось, и начать выяснять, все ли виды муравьёв без специальной противомикробной (метаплевральной) железы также проводят ампутации. Кроме того, поскольку муравей, получающий помощь, позволяет медленно удалить конечность, находясь в сознании, это требует дальнейшего изучения нашего понимания боли в муравьиных обществах.
«Когда вы смотрите видео, на которых муравей добровольно подставляет повреждённую ногу, чтобы другой её полностью отгрыз, а затем подставляет свежесделанную рану, чтобы другой мог закончить процесс очистки — этот уровень врождённого сотрудничества для меня весьма поразителен», — говорит Франк.