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〖20230614〗〖科普〗蚂蚁的集体卫生

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这篇文章是今年五月发表在nature communication上的,是一篇通过概率模型和行为学观察对蚂蚁维持群落卫生水平的论文。
标题:Dynamic pathogen detection and socialfeedback shape collective hygiene in ants(动态病原体检测以及社会反馈塑造了蚂蚁的集体卫生)


IP属地:北京1楼2023-06-14 14:09回复
    简介:合作进行疾病防御是一种群体层面的集体行为(类似我们的疾病防控)。但针对社会性动物是如何做出潜在的个体决策,以及是怎么产生影响到整个群落范围的病原体检测一直都缺乏相关的研究。研究人员采用了花园中常见的蚂蚁(Lasius neglectus 毛蚁属的一种)以及真菌种类进行了实验,发现了蚂蚁们是如何维持群体卫生的。
    本文的数据比较抽象,贴上来没什么意思就不搞了涉及到专业概念的部分做了注释


    IP属地:北京2楼2023-06-14 14:11
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      众所周知,人多力量大。集体行动往往比单独行动的成功率更高。因为不论是简单的单细胞生物还是复杂的高等动物,基于局部,片面,不完全信息的简单个体决策都可以通过反馈进行相互作用,从而产生复杂而高效的集体行为(大家各自对看到的情况进行判断,通过交流沟通,能够得出更全面的结论并互相协调展开行动,这会比单一个体更高效)。社会性昆虫比如蜜蜂,蚂蚁和白蚁,它们的社会体系就是自组织集体行为的典范(这些昆虫并不存在某个或某些发号施令的“大脑”,蜂后蚁后承担的角色是繁殖,但对外界作出的各种应对调整依靠的是整个群落全体成员的集体组织)。此外,它们也都具备调节社交网络来减少疾病传播,或者采取主动卫生维护行为的能力。比如从暴露在病原体中的群体成员身上清除感染源来减少疾病风险等等(注:以蚂蚁为例,它们会清除掉彼此身上的孢子和污垢,同时那些因为感染接近死亡或者失去工作能力的成员会主动减少深入巢穴的行为,并开始高度倾向于参加并停留于最危险的巢外活动)。


      IP属地:北京3楼2023-06-14 14:11
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        但是以上这些行为背后的定量决策规则,以及是如何与整个群体的疾病保护措施相结合的还所知甚少。于是研究人员设计了这么一个实验:他们取出部分工蚁,让它们携带了不同载荷的传染性真菌病原体,放归后观察在一段时间内所有个体进行的相互清理事件,并在结束后量化每只蚂蚁身上的真菌孢子载量。根据这一信息就能够判断蚂蚁是否会针对性地对携带更高数量孢子的成员进行清理;同时根据在不同时间段分别采样的数据,判断蚂蚁是否会动态地分辨当前时间段携带孢子最多的成员进行清理。


        IP属地:北京4楼2023-06-14 14:11
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          分析结果显示蚂蚁的清理活动取决于其群落成员感知到的病原体威胁,同时也取决于蚂蚁从群体成员那里获取的关于自身传染性的社会线索。特别是假如一只蚂蚁清理其他蚂蚁的行为越多,它过去接触过的传染性孢子越多,则它在得到清理后参与的清理工作也就越少(参与清理其他孢子携带者次数越多的蚂蚁,接触到有害孢子的次数也越多,而在它自己也得到清理后就会暂时停工,避免个体长时间反复接触病原体)。
          进一步的实验证明,这种清理决策如果受到干扰会导致群体病原体清除效率受到降低。证明蚂蚁群体中存在综合了威胁水平和社会反馈的简单个体行为规则。就是传染性最强的群体成员会获得最多但从事最少的清理工作,从而在群体范畴上产生最高效的社会免疫力并降低疾病传播风险。
          总而言之,蚂蚁群体中的集体卫生行为,通过反馈的兴奋与抑制性因素的相互作用(信息素调节)以及个体和社会信息处理,将个体行为选择性进行了放大(每个个体遵守同一规则令其生效更快)。整个规则服从于一个原则:自身传染性最低的个体优先清理最具传染性的个体,按照流行病学模型,这符合降低群体疾病风险的要素(蚂蚁们的社会活动在进化过程中自然形成了符合现代流行病防治的规则)。这也显示出蚂蚁们的个体行为实际上就像细胞,会根据群体总体表现水平而调整自身行为的现象。


          IP属地:北京5楼2023-06-14 14:11
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            后面大概是吞了我没办法。等一阵吧


            IP属地:北京来自iPhone客户端6楼2023-06-14 14:12
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              字太多了,不看


              IP属地:山东来自Android客户端7楼2023-06-14 15:06
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                既然有人嫌字多不看那么咱顺便唠唠那些专门感染蚂蚁的真菌。
                实际上导致大家养蚁团灭的都是那些不是很挑宿主的真菌,它们能感染各种动物,适应性强,孢子传播广,非常烦人。
                但也存在在进化过程中专门演化成针对蚂蚁为宿主的真菌。很多人应该都看见过“脏比蚂蚁”的新闻,即有些真菌会操纵蚂蚁的行为让它们变成脏比。今天就顺便讲讲它们的故事。

                18年的时候发现了15种专门针对蚂蚁并且能够操纵它们改变其行为来帮助自己传播的真菌。表现各不相同,但共同点都是会感染蚂蚁的头部,控制神经活动,在“理想”的地点死亡,再长出子实体准备下一波感染,就像上图。但是在这次介绍的论文里我们知道蚂蚁有一整套完备的对付真菌感染的措施,那这些真菌又是怎么“道高一尺魔高一丈”的呢?


                IP属地:北京8楼2023-06-14 17:24
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                  2018年新发现的真菌里有一种被科研工作者戏称为“kamikaze(神风,没错就是二战的那种)”制造者的真菌,被它感染后蚂蚁虽然会在本能的驱使下尽快离开巢穴,但这种真菌会驱使它尽可能寻找任何蚂蚁的蚁道。并找到最有可能会有其他蚂蚁路过的地方死掉并很快开始散布孢子,感染路过蚂蚁。


                  IP属地:北京9楼2023-06-14 17:29
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                    另外一种真菌采取了截然不同的策略,被它感染后蚂蚁会很快死去,经常是死在巢穴内部或附近。但在蚂蚁们的卫生维护机制下,这些死掉的“炸弹”会被很快搬去辣鸡场扔掉,而这正是这种真菌所需要的——它们发育需要的温度和湿度是必须离开巢穴的(实际上它们在蚁巢内很难完成生长周期)而在蚂蚁们频繁来往的地方,它们会开始散播孢子,感染有限数量的蚂蚁,死去的蚂蚁被搬走扔掉,循环往复,与它们寄生的群落相辅相成。


                    IP属地:北京10楼2023-06-14 17:33
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                      而这种真菌就更凶残了。它们感染的蚂蚁会本能地尽量爬高,最高会超出蚁巢所在的平面近25厘米以上。
                      在那里,蚂蚁会在真菌的影响下死死扣住植物或者别的攀附物死掉,而等这种真菌长出孢子后,就会居高临下进行“轰炸”,以更高的效率进行感染。
                      以上这些统一被称为Zombie ant fungi(僵尸蚂蚁真菌),除了普遍能控制蚂蚁行为之外,还有一个特征不知道大家发现没有:
                      就是大多数这种真菌的菌体都会从蚂蚁的脖子处长出(至少部分会)因为它们最先控制的就是蚂蚁的头部(操纵其感知器官,进行行为诱导)


                      IP属地:北京11楼2023-06-14 17:37
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                        难得有佬,这样的贴营养含量够我胖十斤,点赞


                        IP属地:广东来自Android客户端12楼2023-06-14 20:41
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                          @Snowkings @爱情懦夫 可以上个精品贴了


                          IP属地:广东来自Android客户端13楼2023-06-14 20:42
                          收起回复
                            nb


                            IP属地:河南来自Android客户端14楼2023-06-19 14:26
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                              厉害👍🏻顶


                              IP属地:河北来自Android客户端15楼2023-06-21 02:38
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