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蚂蚁医生正在截除受感染的肢体
在森林地表之下，繁华的蚂蚁社会蓬勃发展，一个非凡的医疗保健系统正在展开——它融合了化学战争、社会组织，甚至还有抵御疾病的传染性韧性。茅草蚁和黑花园蚁等物种的蚁群可以容纳多达 50 万只工蚁，它们已经发展出复杂的方法来保护自己免受病原体的毁灭性影响。它们的策略反映了一些最复杂的人类策略，从防腐剂和隔离到疫苗接种和社交疏远，所有这些都缩小到一个微型但高度组织化的世界。
医疗消毒
以茅蚁（ Formica paralugubris ）为例。它们生活在由数十万只工蚁组成的密集蚁群中，特别容易受到疫情的侵袭，但它们掌握了一种先进的消毒方法。当疾病来临时，这些微小的化学家会将其毒腺中的甲酸与抗菌树脂混合，制成一种强效的消毒混合物，覆盖在蚁巢上，将其变成一个化学强化的堡垒。这种混合物不仅可以保持蚁巢清洁，还可以烧掉从外面觅食返回的蚂蚁身上的有害微生物，确保整个蚁群的安全。这种混合物显著增强了树脂的抗真菌特性，使蚁巢几乎不受绿僵菌（Metarhizium brunneum）等病原体的侵害，这种真菌可以消灭整个昆虫种群。
树脂福米卡（Formica paralugubris），作者：Jonghyun Park
有些物种，例如收获蚁，会产生天然抗生素，如白霉素，可有效对抗耐药性细菌，如 MRSA。这些发现促使研究人员探索蚂蚁衍生化合物作为人类超级细菌新疗法的潜力。
截肢和手术
然而，即使在个体层面，蚂蚁也学会了控制全身疾病。研究人员进行了行为和微生物学实验，以了解C. floridanus工蚁对受伤巢穴同伴的反应。他们发现，当工蚁的腿在股骨处受伤时，其他蚂蚁会迅速咬断腿根，截断受伤的肢体。与伤口未得到治疗的蚂蚁相比，这种快速反应大大提高了受伤蚂蚁的存活几率。然而，当伤口更远时——更靠近脚——巢穴同伴的反应不同。它们不会截肢，而是将注意力集中在受伤部位的伤口护理上。
只有在接触病原体后立即进行截肢手术，似乎才会对存活率产生影响。延迟手术会使蚂蚁容易受到感染。详细的微型 CT 扫描显示，蚂蚁决策的关键可能在于血淋巴（蚂蚁血液）循环。负责血淋巴流动的肌肉集中在股骨中，这表明股骨损伤可能会减缓病原体的传播，使巢穴同伴有足够的时间进行挽救生命的截肢手术。
社交隔离
在疾病爆发期间，蚂蚁会采取一种我们可能熟悉的方法：保持社交距离。布里斯托大学的研究人员发现，当这些蚂蚁发现蚁群中存在感染时，它们会迅速重新配置巢穴布局，以限制疾病的传播。在将真菌感染的蚂蚁引入实验室蚁群后，科学家观察到健康的蚂蚁开始将更容易接触疾病的觅食者以及蚁后和幼虫隔离到更受保护的核心保护区。这些变化创造了天然屏障，就像人类的隔离措施一样，以最大限度地减少健康个体和患病个体之间的接触。
科学家利用单独的二维码来追踪蚂蚁对传染病的反应。（图片：洛桑大学 Timothée Brütsch）
免疫
然而，虽然受感染的蚂蚁在一定程度上被隔离开来，但它们并没有被完全孤立或任其自生自灭。事实上，蚂蚁会采取一种被称为“社会免疫”的行为，即它们故意在整个蚁群中传播稀释形式的病原体。当一只蚂蚁舔舐受感染的巢穴同伴以去除真菌孢子时，其中一些孢子会以少量、可控的量转移到梳理真菌的蚂蚁体内。这种低水平的接触就像是一种疫苗接种，可以启动健康蚂蚁的免疫系统，让它们做好抵抗病原体的准备。奥地利科学技术研究所的西尔维娅·克雷默和她的团队发现，这种行为有助于建立整个蚁群的免疫反应，增加抗真菌蛋白的产量可以增强整个群体的抵抗力。因此，尽管存在真菌，但在社会免疫的蚁群中，只有大约 2% 的蚂蚁死于感染——对于一个紧密联系的社会来说，这是一个非常低的伤亡率。
蚂蚁社会免疫系统
解决现代医学最紧迫挑战的可能性可能来自蚂蚁世界，这凸显了自然界中尚未开发的药理学前景。
这种化学防御和社会行为之间的复杂相互作用表明，蚂蚁不仅仅是为生存而战的个体昆虫，而且是高度协调的“社会免疫系统”的参与者。在这个系统中，每只蚂蚁的行为都有助于整个蚁群的健康。例如，当黑花园蚁将蚁后和幼蚁重新安置在远离受感染区域的地方时，它们会创造出一种动态的、活生生的建筑，这种建筑会随着疾病威胁而进化。这种适应性强的环境可能会启发人类建筑和公共卫生的新方法，有可能通过实时改变布局或气流模式来限制传染病传播的建筑和空间。
蚂蚁社会也挑战了我们关于隔离的假设。
虽然人类通常会将病人完全隔离，但蚂蚁采取了一种更为平衡的方法，将保持距离与低水平、可控的病原体接触相结合。它们在群体中重新分配真菌孢子的习惯不仅有助于增强免疫力，而且还能分担感染负担，表现出一种传染性弹性或“传染性无私”。通过确保群体中的每个成员都接触到病原体，蚂蚁集体增强了对未来疫情的防御能力。
从本质上讲，蚂蚁已经将它们的群体变成了坚固的堡垒和诊所，化学防御、结构调整和社会行为交织在一起，形成了一个有弹性的社会免疫系统。它们如此精确地适应和应对疾病威胁的能力提供了远远超出昆虫学的见解，暗示了人类可以思考管理公共卫生和防止传染病传播的新方法。
从茅草蚁的化学隧道到黑花园蚁的战略巢穴设计，这些自然界的“小医生”的经验可能是保持最大群体健康的关键。数百万年来，蚂蚁一直在完善自己的技能，现在似乎轮到我们学习它们的微型医学奇迹了。
进一步阅读
Frank, Erik.T. 等， 《蚂蚁社会中伤口依赖性腿部截肢对抗感染》。 《当代生物学》，第 34 卷，第 14 期，3273 - 3278.e3
Pull CD，Cremer S.共同创始蚁后通过采取预防性行动来预防疾病。BMC Evol Biol。2017 年 10 月 13 日；17(1):219。doi：10.1186/s12862-017-1062-4。PMID：29025392；PMCID：PMC5639488
Milutinović, B.等人（2020 年）《社会免疫调节共感染病原体之间的竞争》， 《生态学快报》 ，23(3)，第 565-574 页。doi:10.1111/ele.13458。
Brütsch T、Jaffuel G、Vallat A、Turlings TC、Chapuisat M。木蚁通过在树上采集的树脂上施用甲酸产生强效抗菌剂。Ecol Evol。2017 年 3 月 6 日；7(7):2249-2254。doi：10.1002/ece3.2834。PMID：28405288；PMCID：PMC5383563。
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