فداکاری مورچه؛ بقای کلونی

جوامع مورچه‌ها مانند یک اندام بزرگ «ابراندامگان» به‌شدت یکپارچه عمل می‌کنند؛ جایی که هزاران فرد به شکلی هماهنگ همکاری می‌کنند، مشابه عملکرد هماهنگ سلول‌ها در یک بدن. به گزارش پایگاه علمی خبری دانه، پژوهشگران مؤسسه ISTA نشان داده‌اند که نوزادان مورچه که در آستانه مرگ هستند، بویی متمایز آزاد می‌کنند؛ درست شبیه سلول‌های آلوده در بدن که سیگنال‌های هشدار ارسال می‌کنند. این بو به‌عنوان یک هشدار زودهنگام عمل می‌کند و به کلونی اجازه می‌دهد عفونت را پیش از گسترش شناسایی و حذف کند. نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communication منتشر شده است.
در بسیاری از جانوران اجتماعی، افراد علائم بیماری را پنهان می‌کنند تا از طردشدن توسط گروه جلوگیری کنند. اما شفیره‌های مورچه راهی کاملاً متفاوت در پیش می‌گیرند. آن‌ها هنگام مواجهه با عفونتی غیرقابل‌درمان، زنگ خطری شیمیایی به صدا درمی‌آورند تا هم‌لانه‌ای‌های خود را از خطری که ایجاد می‌کنند آگاه سازند.

واکنش مورچه‌های کارگر به سیگنال هشدار

به‌محض تشخیص این سیگنال، مورچه‌های کارگر به‌سرعت وارد عمل می‌شوند. آن‌ها پیلهٔ شفیرهٔ آلوده را باز می‌کنند، شکاف‌های کوچکی روی سطح بدن آن ایجاد می‌کنند و اسید فرمیک – یک ترکیب ضدمیکروبی طبیعی که خودشان تولید می‌کنند – روی آن می‌ریزند. این فرایند عوامل بیماری‌زا را از بین می‌برد، اما در نهایت به مرگ خود شفیره منجر می‌شود.
اریکا داوسون، نویسنده اول مقاله و پژوهشگر سابق گروه «ایمنی اجتماعی» به سرپرستی سیلویا کرمر در ISTA، توضیح می‌دهد:
«آنچه در نگاه اول نوعی فداکاری به نظر می‌رسد، در واقع برای خود ارسال‌کنندهٔ سیگنال هم سودمند است؛ زیرا از هم‌لانه‌ای‌هایی محافظت می‌کند که ژن‌های زیادی با آن‌ها مشترک است. با هشداردادن به کلونی، مورچهٔ بیمار به بقای جمع و تولید کلونی‌های دختر کمک می‌کند و از این راه، ژن‌هایش به نسل بعد منتقل می‌شوند.»
این پژوهش که با همکاری توماس اشمیت، بوم‌شناس شیمیایی از دانشگاه وورتسبورگ آلمان انجام شده، برای نخستین‌بار چنین نوعی از سیگنال‌دهی بیماریِ نوع‌دوستانه را در حشرات اجتماعی مستند می‌کند. بدون این سیستم هشدار، یک مورچهٔ در حال مرگ می‌توانست به منبعی بسیار عفونی تبدیل شود و کل کلونی را تهدید کند.

چرا کلونی مورچه‌ها به همکاری افراطی متکی‌اند

در مقیاس کلونی، مورچه‌ها مانند یک «ابراندامگان» عمل می‌کنند؛ جایی که هر گروه نقشی حیاتی در بقای جمع دارد. ملکه‌ها بر تولیدمثل تمرکز دارند و کارگرها مسئول تغذیه، نگهداری لانه و حتی مراقبت‌های بهداشتی هستند. این تقسیم کار یادآور بدن انسان است؛ جایی که سلول‌های زایشی تولیدمثل می‌کنند و سایر سلول‌ها وظایف روزمره را بر عهده دارند.
هم اندامگان‌ها و هم ابراندامگان‌ها برای بقا به همکاری نزدیک اجزای زایشی و غیرزایشی وابسته‌اند. در مورچه‌ها، این همکاری تا حد رفتارهایی پیش می‌رود که به بهای جان فرد، بقای کلونی را تضمین می‌کند؛ مانند قربانی‌کردن نوزادان مبتلا به عفونت مرگبار.

ضرورت وجود یک سیستم هشدار زودهنگام

ممکن است این پرسش مطرح شود که چرا چنین سیستم پیچیده‌ای لازم است، وقتی افراد بیمار می‌توانند خود را از جمع دور کنند. کرمر توضیح می‌دهد:
«مورچه‌های بالغ که به مرگ نزدیک می‌شوند، لانه را ترک می‌کنند و بیرون می‌میرند. همچنین کارگرهایی که در معرض هاگ‌های قارچی قرار گرفته‌اند، فاصله‌گذاری اجتماعی را رعایت می‌کنند.»
اما این امکان برای نوزادان وجود ندارد؛ آن‌ها قادر به حرکت مستقل نیستند و مانند سلول‌های آلوده در بدن، به کمک بیرونی نیاز دارند.
شفیره‌ها و سلول‌های بدن با چالش‌های مشابهی روبه‌رو هستند و از راهبردهای مشابهی استفاده می‌کنند.
هر دو با آزادسازی نشانه‌های شیمیایی، یا سلول‌های ایمنی یا مورچه‌های کارگر را به‌سوی خود می‌کشانند تا منبع بالقوهٔ عفونت حذف شود. ایمنی شناسان به این نشانه‌ها «سیگنال پیدا کن و بخور» می‌گویند.

تغییر بوی شفیره در اثر عفونت

اشمیت توضیح می‌دهد که مورچه‌های کارگر می‌توانند یک شفیرهٔ بیمار را در میان تعداد زیادی شفیره سالم تشخیص دهند. این یعنی بو نمی‌تواند صرفاً در فضا پخش شود، بلکه باید مستقیماً به بدن شفیره مرتبط باشد؛ بنابراین این سیگنال از ترکیبات فرّار تشکیل نشده، بلکه شامل ترکیبات غیرفرّاری است که روی سطح بدن شفیره قرار دارند.
دو جزء از بوی طبیعی مورچه‌ها هنگام عفونت مرگبار تقویت می‌شود. برای بررسی نقش این تغییر بو، پژوهشگران رایحهٔ شفیره‌های بیمار را به شفیره‌های سالم منتقل کردند. نتیجه نشان داد که همین بو به‌تنهایی کافی است تا مورچه‌های کارگر شفیرهٔ سالم را نیز بازکرده و ضدعفونی کنند.

چرا فقط برخی شفیره‌ها هشدار می‌دهند

داوسون توضیح می‌دهد که همهٔ نوزادان مورچه این سیگنال را ارسال نمی‌کنند.
«شفیره‌های ملکه که سیستم ایمنی قوی‌تری دارند و می‌توانند عفونت را خودشان مهار کنند، چنین هشداری نمی‌دهند. اما شفیره‌های کارگر که این توانایی را ندارند، درخواست کمک می‌کنند.»

با ارسال سیگنال فقط در شرایط غیرقابل‌کنترل، کلونی از نابودی غیرضروری افراد قابل‌بهبود جلوگیری می‌کند. کرمر در پایان می‌گوید:
«این هماهنگی دقیق میان سطح فرد و سطح کلونی است که سیگنال‌دهی نوع‌دوستانهٔ بیماری را تا این حد مؤثر می‌سازد.»