Как целебная сила муравьев может помочь понять устойчивые к лекарствам бактерии

Муравьи Матабеле, живущие к югу от Сахары, известны как точные охотники, но именно их нежная сторона недавно привлекла внимание ученых.

Муравьи, официально называемые Мегапонера, часто получают травмы, охотясь на термитов — их единственный источник пищи — потому что термиты яростно сопротивляются, часто нанося серьезный урон своим нападающим. Но муравьи обладают особым умением лечить своих раненых товарищей: они могут обнаружить инфекцию в ране и лечить ее противомикробными препаратами, которые изготавливают сами.

«У них есть очень сложная система борьбы с опасными, а иногда и смертельными инфекциями с поразительной эффективностью», — говорит Эрик Франк, ученый из факультета экологии животных и тропической биологии Вюрцбургского университета, ссылаясь на почти 90-процентный уровень излечения среди муравьев. «Мы можем многому научиться у этих крошечных существ».

Фрэнк и его коллеги изучали, как муравьи производят противомикробные вещества и наносят их на раны своих собратьев-муравьев, и недавно сообщили о своих выводах в журнале Nature Communications.

Их исследования были сосредоточены на муравьях, зараженных Pseudomonas aeruginosa, вирулентной и часто устойчивой к лекарствам бактерией, часто встречающейся при травмах муравьев. Это тот же микроб, который в прошлом году испортил человеческие глазные капли в Соединенных Штатах, вызвав случаи слепоты и смерти.

По словам ученых, понимание поведения муравьев может иметь значение для людей, особенно когда речь идет о устойчивых к лекарствам бактериях — растущей угрозе, которая затрудняет лечение некоторых инфекций.

«Здесь есть большой потенциал для анализа со стороны фармацевтических компаний или других ученых в этих областях для дальнейшего изучения этого вопроса», — говорит Фрэнк. «У нас есть сценарий, невероятно похожий на наш: животное с инфицированной раной и другое животное, которое ее лечит. Столкнувшись с той же проблемой, решения, которые придумали эти муравьи, должны быть в некоторой степени применимы к нашей собственной системе».

История богата примерами обращения науки к природе как к источнику лечения человека. «Некоторые из наших самых полезных и надежных антибиотиков и противопаразитарных средств были впервые обнаружены в природных источниках», — говорит Питер Хотез, декан Национальной школы тропической медицины Медицинского колледжа Бэйлора и содиректор Техасского детского больничного центра. Vaccine Development», который не принимал участия в исследовании.

Среди них антибиотик стрептомицин и противопаразитарный ивермектин, выделенные из почвы; бактериофаги, вирусы, обнаруженные в сточных водах, почве, сточных водах и кишках животных, безвредные для человека, но убивающие бактерии; и антимикробные пептиды магаинина, полученные из кожи африканской шпорцевой лягушки.

«Случай с магазином был частично основан на наблюдении за быстрым заживлением кожи лягушки, что не слишком отличается от открытия муравья», — говорит Хотез. «Таким образом, оказывается, что обнаружение антимикробных веществ в натуральных продуктах является многообещающим путем для открытия новых противоинфекционных средств».

Муравьи при лечении инфицированных ран производят вещество, состоящее из 100 химических соединений и 41 белка, что «позволяет им применять многогранный подход, как антибиотик широкого спектра действия», — говорит Фрэнк. «Я считаю, что некоторые из этих соединений наверняка могут найти применение и в нашей собственной медицинской системе».

Один никогда ранее не встречавшийся белок в выделениях «был, безусловно, самым распространенным», говорит он и добавляет: «Держу пари, что в этом белке есть что-то особенное при лечении инфицированных ран».

Муравьи, названные в честь южноафриканского племени Матабеле, охотятся с военной точностью. Сначала разведчик находит термитов, затем возвращается в гнездо и набирает до 800 муравьиных солдат.

Они следуют за разведчиком в колонне, а затем собираются вместе для атаки. Ранения получают всего от пяти до десяти муравьев, что «может показаться не таким уж большим», говорит Фрэнк, но их число может быстро вырасти, «поскольку эти муравьи могут охотиться до пяти раз в день». Это может означать 1000 особей в месяц, что немаловажно, поскольку колонии состоят не более чем из 2000 особей, говорит он.

«У кутикулы муравьев есть особый химический профиль, который они используют, чтобы узнавать друг друга», — объясняет Фрэнк, сравнивая его с униформой с «медалями», которые идентифицируют королеву, собирателей, медсестер и тех, кто имеет другую работу, и это сигнализирует о состоянии. травмы. По словам Фрэнка, это позволяет им распознавать, когда муравей ранен и борется ли его иммунная система с инфекцией.

Муравьи извлекают антибиотики из метаплевральной железы, расположенной сбоку от их грудной клетки. «Представьте себе метаплевральную железу как своего рода карман, примерно на той же высоте, что и карманы брюк», который содержит липкие противомикробные секреты, — говорит Фрэнк. «Чтобы нанести их на рану, муравей залезает в этот карман передними ногами, собирает выделения на своих «руках», а затем слизывает их с рук, чтобы собрать их во рту. Как только у них во рту будет достаточно выделений, они начнут зализывать рану».

Роберт Т. Скули, специалист по инфекционным заболеваниям и эксперт по фагам из Калифорнийского университета в Сан-Диего, говорит, что исследование «очень убедительно свидетельствует о силе эволюции как на социальном, так и на индивидуальном уровне. Общества добиваются успеха, когда защищают наиболее уязвимых». Скули не принимал участия в исследовании.

«Дополнительная работа может дать представление о противомикробных препаратах, полезных в медицине и ветеринарии», — говорит Скули, хотя «эти соединения применяются местно, и неясно, какая токсичность может возникнуть при системном применении».

Исследователи хотят собрать больше образцов для дальнейшего анализа, хотя это может оказаться сложной задачей, поскольку место первоначальных полевых работ — на севере Кот-д’Ивуара — сейчас находится под угрозой терроризма, говорит Фрэнк. «Я пытаюсь найти обходной путь: местные жители помогают мне собирать муравьев и отправлять их в Германию», — говорит он.

Муравьи выполняют сортировку

Социальное поведение муравьев впервые привлекло его внимание после того, как он случайно наехал на группу охотников на муравьев.

«Я сразу же вышел из машины, чтобы проверить, как поживают муравьи», — вспоминает он. «Это был огромный беспорядок, вокруг отчаянно бегали муравьи. Но они также искали раненых, подбирая и унося обратно тех, кого еще стоит спасти. К моему удивлению, они оставили после себя слишком сильно раненых муравьев. Они проводили своего рода сортировку».

Его команда также изучает армейских муравьев в Коста-Рике и некоторые европейские виды муравьев, находя схожие подходы к уходу за ранами, и надеется включить в исследование других социальных насекомых, таких как пчелы. Он также изучает, как шимпанзе используют насекомых для лечения ран. «В целом, я думаю, что тема ухода за ранами в животном мире удручающе недостаточно изучена, и нам еще многое предстоит открыть», — говорит он.

2024-02-24 14:01:33


1708784147
#Как #целебная #сила #муравьев #может #помочь #понять #устойчивые #лекарствам #бактерии