Naučnici zapanjeni otkrićem: Kod mrava primijetili vrstu hirurške intervencije koja je viđena samo kod ljudi

Ljudi nisu jedini koji su sposobni izvoditi amputacije kako bi spasili živote. Naučnici su uočili, promatrajući mrave u Floridi, kako ovi insekti grizu ozlijeđene udove svojih prijatelja u gnijezdu, ovisno o mjestu rana, kako bi pomogli svojim parnjacima da prežive.

Prema novoj studiji, otprilike 90% do 95% mrava koji prođu kroz proces amputacije nastavlja sa svojim dužnostima u gnijezdu bez obzira na gubitak noge, otkrili su istraživači.

Studija, objavljena u utorak u magazinu Current Biology, temelji se na prethodnim nalazima koje je 2023. godine objavio isti međunarodni tim naučnika.

To je istraživanje pokazalo da druga vrsta mrava pod nazivom Matabele mravi, ili Megaponera analis, koristi svoja usta za lučenje antimikrobnih spojeva za čišćenje rana i sprječavanje potencijalnih infekcija. Spojeve proizvode ono što je poznato kao metapleuralne žlijezde.

Većina mrava ima ove žlijezde. No s vremenom su ih neke vrste – uključujući Camponotus floridanus, poznate i kao mravi stolari – evolucijski izgubile.

Većina vrsta mrava kojima nedostaju metapleuralne žlijezde su arborealne, što znači da žive na drveću, rekao je glavni autor studije Erik Frank, bihevioralni ekolog sa Univerziteta Würzburg u njemačkoj saveznoj državi Bavarskoj.

“Mislimo da bi ih njihov stil života u drvetu mogao izložiti manje patogenima nego kolonije koje žive pod zemljom“, rekao je Frank.

Frank i njegove kolege planirali su nastaviti proučavati Matabele mrave na Obali Bjelokosti kada je pandemija nastupila. Kao rezultat toga, tim se prebacio na proučavanje uobičajenih mrava stolara dostupnih u svom laboratoriju.

“Htio sam vidjeti kako će vrsta mrava koja ne može koristiti antimikrobne spojeve za liječenje rana brinuti za svoje povrijeđene”, rekao je Frank.

Istraživači nisu bili spremni za ono što su primijetili: vrstu hirurške intervencije koja se prije viđala samo kod ljudi.

Mravi skloni povredama

Crvenkasto-smeđi mravi stolari iz Floride, koji dosežu dužinu od oko 1,5 centimetra, mogu se pronaći kako se gnijezde u trulom drvu diljem jugoistočnih Sjedinjenih Država. Moraju braniti svoja gnijezda od suparničkih kolonija mrava, što može rezultirati povredama.

Koautor studije Dany Buffat, diplomirani student na švicarskom Univerzitetu u Lausannei, prvi je promatrao mrave kako provode mjere čišćenja rana i amputacije.

“Očito je najveće iznenađenje bila činjenica da oni uopće rade amputacije“, rekao je Frank. “Nikada nisam ovo očekivao i zapravo nisam vjerovao kada mi je naš (student magistarskog studija) Dany Buffat prvi put opisao ponašanje. Tek kad mi je pokazao videozapise, istinski sam cijenio ono na što smo naletjeli”.

Dok je tim promatrao mrave u akciji, viši autor studije dr. Laurent Keller, evolucijski biolog sa Univerziteta u Lausannei, primijetio je još jedno iznenađenje: mravi su amputirali samo ako su ozljede noge nastale na bedru ili bedrenoj kosti. Nakon što bi odgrizli nogu, mravi bi koristili svoje usne dijelove kako bi polizali ranu i vjerovatno uklonili bakterije.

No ako bi se rana nalazila na potkoljenici, odnosno tibiji, mravi bi samo intenzivno lizali ranu, što bi rezultiralo stopom preživljavanja od 75%.

Kako bi razumjeli zašto su mravi bili tako specifični u svojim službama i ponovno stvorili rane u laboratorijskim uvjetima, istraživači bi uklonili jednog mrava iz gnijezda, radeći s malim kolonijama od 200 mrava, te upotrijebili mikromakaze za kontrolirane rezove na mravljoj nozi.

“Prethodno bismo mrava stavili na led na nekoliko minuta kako bi se smirio i bilo lakše njime manipulirati”, rekao je Frank. “Pažljivo bismo izvadili jednog iz gnijezda, stavili ga na led i potom prerezali nogu. Kad bi se mrav ponovno probudio (nakon još nekoliko minuta), bio bi pušten natrag u koloniju da bude sa svojim prijateljima u gnijezdu“.

Kod mrava s povredama bedrene kosti ili tibije koji nisu liječeni u izolaciji, preživjelo je manje od 40%, odnosno 15%.

Tim je također izvršio CT skeniranje mrava kako bi pobliže pogledao rane kod insekata i kako njihova tijela reagiraju. Mnoštvo mišića unutar bedara mrava osigurava da njome cirkulira tekućina slična krvi, nazvana hemolimfa. Dok mravi nemaju ljudsko srce, imaju nekoliko srčanih pumpi i mišića u cijelom tijelu koji obavljaju istu funkciju.

Povrede bedra ometaju tu cirkulaciju, rekao je Frank, a budući da je protok krvi smanjen, bakterije ne mogu tako brzo cirkulirati iz rane i kroz tijelo, što znači da amputacija može spriječiti širenje bakterija kroz tijelo mrava.

U međuvremenu, potkoljenica mrava ne sadrži mišiće potrebne za cirkulaciju krvi. Ali, svaka rana bi brzo unijela bakterije u tijelo i ne bi bilo vremena za amputaciju.

“Kod povreda tibije protok hemolimfe bio je manje ometan, što znači da su bakterije mogle brže ući u tijelo. Dok je kod povreda femura brzina cirkulacije krvi u nozi bila usporena”, rekao je Frank.

Istraživači su primijetili da je amputacija uz pomoć mrava trajala oko 40 minuta, zbog čega se čini da su se insekti odlučili za amputaciju bedrene kosti, ali ne i amputaciju tibije.

“Stoga, budući da nisu u mogućnosti prerezati nogu dovoljno brzo da spriječe širenje štetnih bakterija, mravi pokušavaju ograničiti vjerovatnost smrtonosne infekcije provodeći više vremena čisteći ranu tibije”, rekao je Keller.

Dekodiranje ponašanja mrava

Istraživači još uvijek pokušavaju spojiti složenosti u pozadini ovog naizgled urođenog ponašanja mrava.

“Radnici su sigurno tokom evolucijskog vremena naučili da je amputacija učinkovit način za sprječavanje infekcije i da je povećala produktivnost kolonije povećanjem broja radnika koji mogu pridonijeti zadacima kolonije”, rekao je Keller.

Ove se amputacije smatraju altruističkim ponašanjem jer mravi moraju trošiti vrijeme i energiju da pomognu drugima, rekao je Keller.

“Činjenica da su mravi u stanju dijagnosticirati ranu, vidjeti je li zaražena ili sterilna, i u skladu s tim je tretirati tokom dugih vremenskih razdoblja od strane drugih jedinki — jedini medicinski sistem koji se može mjeriti s ljudskim“, rekao je Frank .

Ali Frank je rekao da ne misli da mravi svjesno znaju šta učiniti. Umjesto toga, može biti instinktivnije, slično kao što ljudi prinose prste usnama nakon posjekotine papirom.

“Jednostavno ćemo instinktivno staviti prst u usta i sisati ga, a nećemo aktivno misliti da želimo primijeniti antiseptičke proteine ​​iz naše sline na ranu kako bismo spriječili infekciju”, rekao je Frank. “Vjerovatno je slično i za mrave. Postojao je dovoljno jak evolucijski pritisak za njih da pokažu dva različita ponašanja na dvije različite vrste rana kako bi povećali šanse za preživljavanje za svoje (druge iz gnijezda). Kako ih mogu razlikovati je drugo pitanje na kojem trenutno radim“.

Istraživači sada žele pronaći više primjera liječenja rana, ne samo kod mrava, već u cijelom životinjskom carstvu.

“Nastavit ćemo proučavati ponašanje kod njege rana kod drugih vrsta mrava i pokušati razumjeti njihovo evolucijsko podrijetlo“, rekao je Frank. “Kako je izgledalo ponašanje predaka u njezi rana? Zašto neki amputiraju dok drugi koriste antimikrobna sredstva?”.