ماذا يمكننا أن نتعلم من الحشرات الاجتماعية في سياق الوباء؟
الحشرا الاجتماعية مثل النمل في الحديقة السوداء هي بعض أنجح المخلوقات على هذا الكوكب. أنظمتهم التعاونية القوية تحمي الصحة العامة والرفاهية لكل من القادة والأفراد في المستعمرة.
................................................
مايكل شولسون محرر مساهم في Undark. وقد تم نشر أعماله أيضًا بواسطة Aeon و NPR و Pacific Standard و Scientific American و Slate و Wired ، من بين منشورات أخرى. ظهرت هذه القصة في الأصل على Undark.
بالنظر إلى أنها تصيب مستعمرات النمل بمسببات الأمراض القاتلة ثم تدرس كيف تستجيب ، يمكن للمرء أن يقول أن ناتالي سترويميت ، محاضرة أولى في كلية العلوم البيولوجية في جامعة بريستول في المملكة المتحدة ، متخصصة في الأوبئة المصغرة. ومع ذلك ، انقلبت الطاولات عليها في مارس: اجتاحت COVID-19 بريطانيا ، وتم إغلاق سترويميت خارج مختبر علم الأوبئة. كانت أجهزة الكمبيوتر عالية الأداء التي تستخدمها لتتبع سلوك النمل خاملة ، ولم يُسمح سوى لفني المختبر - الذي يعتبر عاملاً أساسيًا - بالاعتناء بالمئات من مستعمرات النمل في الحديقة السوداء ، كل منها في حوض بلاستيكي خاص به.
مع تشجيع الحكومات في جميع أنحاء العالم الآن للناس على الحفاظ على مسافة بين بعضهم البعض لمنع انتشار الفيروس ، قامت Stroeymeyt بالتوازي مع مواضيع الحشرات لديها. قال Stroeymeyt أن التوجيهات الحالية بشأن التباعد الاجتماعي "مألوفة ، لأنني كنت أراها بين النمل".
تقع هذه الأفكار في قلب مجال مزدهر لأبحاث الحشرات التي يقول بعض العلماء إنها يمكن أن تساعد البشر على تخيل مجتمع أكثر مقاومة للوباء. كما هو الحال مع البشر ، يمكن أن يكون درء المرض أمرًا صعبًا بالنسبة للحشرات الاجتماعية - وهي فئة تشمل النمل الأبيض والنمل والعديد من أنواع النحل والدبابير. يتبادل عمال الحشرات السوائل ويتشاركون في الأماكن القريبة. في معظم الأنواع ، هناك حركة مرور كثيفة داخل وخارج العش. بعض مستعمرات النمل مكتظة بالسكان مثل مدينة نيويورك.
تقول ربيكا روزينغوس ، عالمة البيئة السلوكية التي تدرس سلوك الحشرات الاجتماعية في جامعة نورث إيسترن في بوسطن ، إن الحشرات "تعيش في بيئات ضيقة للغاية حيث يوجد الكثير من الحمل الميكروبي". وتضيف أن العديد من تلك الميكروبات هي مسببات الأمراض التي يمكن أن تجتاح المستعمرة مثل الطاعون. يقول باحثو الحشرات الاجتماعية إن هذا نادرا ما يحدث ، والمستعمرات الشاسعة لمثل هذه الأنواع قادرة على حد ما على الحد من انتشار العدوى.
على مدى العقود الثلاثة الماضية ، بدأ الباحثون في استكشاف كيفية حدوث ذلك ، ورسموا الطرق العديدة التي تتجنب فيها المستعمرات الخضوع للأمراض. قد تبدو بعض هذه الأساليب غريبة. قد يبدو البعض الآخر ، بما في ذلك السلوك الشبيه بالتحصين البسيط وأشكال التباعد الاجتماعي للحشرات ، مألوفًا بشكل غريب. إذا وضعناها معًا ، فإنها تشكل نوعًا من علم الأوبئة الموازي الذي قد يوفر رؤى للمجتمعات البشرية التي تقاتل مسببات الأمراض الخاصة بها - حتى لو لم يهتم علماء الأوبئة البشرية بهذا المجال حتى الآن.
ومع ذلك ، فإن هذه الرؤى هي ما يستكشفه Rosengaus وبعض الباحثين الآخرين الآن. يتساءل روزينغاوس: "كيف يكون ذلك ممكناً ، أن الفرد الذي يتعرض لفطر أو بكتيريا أو فيروس ، أو أي نوع من مسببات الأمراض ، يعود إلى المستعمرة ولا يصيب الجميع في المستعمرة؟"
في حين أن الحشرات الاجتماعية كانت موضوعًا للتدقيق العلمي المكثف لأكثر من قرن من الزمان ، فقد تم تجاهل خطر مسببات الأمراض والطفيليات الأخرى ، كما يقول الباحثون ، لفترة طويلة. يقول بول شميد هيمبل ، عالم البيئة التجريبية في جامعة الأبحاث العامة السويسرية ETH زيوريخ: "لقد تجاهلت أبحاث الحشرات الاجتماعية السائدة الطفيليات لفترة طويلة جدًا". عالم الأحياء E.O. مسح ويلسون الكلاسيكي لعام 1971 لحقل "مجتمعات الحشرات" لا يدرج "المرض" أو "الممرض" أو "البكتيريا" أو "الفيروسات" في فهرسه.
كباحث بعد الدكتوراه في أكسفورد في الثمانينيات ، أدرك شميد هيمبل أن النحل الذي درسه كان مصابًا باستمرار بالطفيليات. بدأ في صياغة أسئلة من شأنها أن تساعد في إطلاق مجال صغير: ماذا لو لم تكن مسببات الأمراض مصدر إزعاج عرضي للمستعمرات ، بل تهديدًا عميقًا شكل تطور مجتمعاتهم؟ إلى أي مدى كانت أشياء مثل مستعمرات النمل وخلايا النحل في الواقع حالة وبائية صغيرة؟
لطالما عرف مراقبو الحشرات الاجتماعية أن الحيوانات تحافظ على نظافة منازلها بدقة. العمال يودعون النفايات والجثث خارج الأعشاش. الحشرات الاجتماعية تعتني ببعضها البعض ، وغالبًا ما تقوم هي نفسها بتكرار. لكن الأبحاث الحديثة وثقت تكيفات أخرى تحارب العدوى أيضًا. بعض النمل ، على سبيل المثال ، يحصدون راتنجات شجرة مضادة للميكروبات وينشرونها حول أعشاشهم ، وهي عملية وصفها الباحثون بأنها "دواء جماعي". تفرز أنواع الحشرات الاجتماعية أيضًا صيدلة من مركبات قتل الميكروبات ، والتي تنطبق على أجسامها وأسطحها.
................................................
ماذا لو لم تكن مسببات الأمراض مصدر إزعاج عرضي للمستعمرات ، بل تهديدًا عميقًا شكل تطور مجتمعاتها؟
................................................
يبدو أيضًا أن الاستمالة لها فوائد غير متوقعة. عندما ينظف بعض النمل بعضهم البعض ، ينقلون كميات صغيرة من مسببات الأمراض إلى أعشاشهم. وكشفت عالمة الأحياء سيلفيا كريمر في بحث حديث أن التعرضات الصغيرة تسبب "عدوى غير مميتة ومنخفضة المستوى"
تحصين وقائي ". تقارن العملية بالتنوع ، وهي طريقة كانت شائعة في السابق لتحصين البشر ضد الجدري عن طريق تعريضهم لكمية صغيرة من مادة الجرب السائلة أو المجففة من شخص مريض. وقد وثق بحث Rosengaus سلوك التحصين الاجتماعي المماثل بين النمل الأبيض الرطبة.
وقد وجدت هي وزملاؤها أيضًا دليلًا على أنه عندما يواجه بعض أعضاء مستعمرة النمل الأسود بكتيريا مسببة للأمراض ، فإنهم قادرون على تطوير استجابة مناعية ومشاركتها مع أعشاشهم ، مما يجعل المستعمرة بأكملها أكثر مقاومة. يبدو أن النمل الذين تعرضوا للمرور يمرون على طول مركبات الجهاز المناعي ، من الفم إلى الفم ، قبل الإصابة ، ويجهزون أجساد أعشاشهم لاحتمال التعرض. يقارن Rosengaus هذا التكيف مع عالم يمكن فيه للإنسان أن يقبل الفرنسي شخصًا تلقى لقاحًا - ثم يكتسب فوائد هذا اللقاح بشكل غير مباشر.
تتحدى هذه الأنواع من النتائج الافتراضات التي مفادها أن الحياة الاجتماعية ، من خلال خلق ظروف ناضجة لانتشار الأمراض ، تشكل خطرًا تلقائيًا على الأفراد. تقول نينا فيفرمان ، أستاذة علم البيئة وعلم الأحياء التطوري في جامعة تينيسي ، نوكسفيل ، التي تدرس انتقال الأمراض: "يأتي كل من الخطر والتخفيف من المخاطر من الاجتماعية نفسها". قد يصيبنا أفراد آخرون بالمرض. ولكن يمكنهم أيضًا تقديم الرعاية والغذاء والمعرفة التي تنقذ حياتنا. يقول فيفرمان: "كل شيء يدخل في هذه المجموعة المعقدة للغاية من القيود والأهداف".
النمل الموسومة برموز qr
نملة لاسيوس نمل ملكة ونمل عامل عليها رموز QR صغيرة ، بعضها أصغر من المليمتر المربع. Timothée Brütsch / University of Lausanne
بالنسبة لباحثي الحشرات الاجتماعية ، هناك سؤال بعيد المنال هو ما إذا كانت مجتمعات الحشرات الاجتماعية ، مثل أقسام الصحة العامة البشرية التي تفرض الحجر الصحي لفيروس التاجي على الأسر وحدود الإشغال في المطاعم ، تغير تفاعلاتها بالفعل لجعل من الصعب انتشار الأمراض - وهي ظاهرة تسمى أحيانًا الحصانة التنظيمية . معظم مستعمرات الحشرات الاجتماعية لديها أنظمة معقدة لتقسيم المهام. قد ينتهي الأمر ببعض العمال برعاية الملكة أو إطعام اليرقات أو الوقوف في مهمة حراسة أو البحث عن الطعام. لقد حللت عقود من البحث هذا التقسيم للعمل من حيث كفاءة المهمة. ولكن ، بدءًا من أوائل عام 2000 ، اقترحت النماذج الرياضية أن هذه الانقسامات الاجتماعية قد تبطئ أيضًا العدوى. من خلال التفاعل فقط مع عدد قليل من العمال المعينين ، على سبيل المثال ، قد تكون الملكة أقل عرضة للإصابة بالمرض.
يقول الباحثون إن اختبار بعض هذه النظريات على المستعمرات الحقيقية كان صعبًا. لكن ظهور أنظمة تتبع الحشرات الآلية فتح إمكانيات جديدة ، مما سمح للباحثين مثل Stroeymeyt بإنشاء صور مفصلة لمن يتفاعل مع من داخل مستعمرة النمل ، على سبيل المثال.
لرسم خريطة شبكة اجتماعية للنمل ، تقوم Stroeymeyt وزملاؤها الباحثون بلصق علامات رمز QR صغيرة ، بعضها أصغر من المليمتر المربع ، إلى الصدور النمل. بمجرد وضع علامة على كل نملة في مستعمرة - تقدر Stroeymeyt أنها يمكن أن تسحب 500 نمل شخصيًا برموز QR في يوم 12 ساعة - يتم وضع المستعمرة في صندوق مراقبة. تقرأ الكاميرات العلوية رموز QR وتسجل موضع كل نملة مرتين في الثانية لساعات متواصلة. تولد العملية بيانات حول كل اتصال بين النمل في المستعمرة - مئات الآلاف من نقاط البيانات التي يمكن حلها ، باستخدام أجهزة الكمبيوتر عالية الطاقة ، إلى صورة تفصيلية للشبكة الاجتماعية لمستعمرة النمل.
في عام 2014 ، قامت Stroeymeyt وزملاؤها برسم خرائط لشبكات 22 مستعمرة ، وحساب التفاعلات في كل منها على مدار بضعة أيام. وأظهروا أن تلك الشبكات لم تنبثق من تفاعلات عشوائية للنمل. كانت تفاعلاتهم أكثر تجزئة. كان بعض النمل على اتصال أكثر مع بعضهم البعض أكثر من الأعضاء الآخرين في المستعمرة.
مربع مراقبة مستعمرة النمل
يتم وضع مستعمرة النمل في صندوق للمراقبة مع عدة كاميرات علوية لتسجيل وضع كل نملة مرتين كل ثانية. Nathalie Stroeymeyt / University of Lausanne
نظريًا على الأقل ، يمكن لهذه الأنواع من الشبكات المعيارية وحدها أن تبطئ انتشار العدوى في المستعمرة. بعد كل شيء ، ينتشر فيروس بشري بسرعة أكبر من خلال مجموعة حية من 100 شخص أكثر من 20 مجموعة معزولة من خمسة أصدقاء لكل منهم ، معظمهم يتسكعون مع بعضهم البعض.
لكن هذا الإنجاز الأكبر جاء بعد أن كشف الفريق الأفراد في 11 مستعمرة بالفطر القاتل المضاد للعدوى Metarhizium brunneum ، بينما يعمل 11 الآخرون كضوابط. بمجرد أن استشعر النمل مسببات الأمراض ، تغيرت تلك الشبكات: زادت نمطيتها ، وتفاعلت مجموعات المهام المختلفة في المستعمرة بشكل أقل من ذي قبل. أظهر الباحثون المعرضون للفطريات عددًا أقل من الاتصالات. حتى النمل غير المكشوف بدأ يتفاعل بشكل مختلف ، مع الحفاظ على نسبة أعلى من جهات الاتصال الخاصة بهم إلى دوائر أصغر من العشاق. أخبرني سترويميت أن هذه العملية لا تختلف عن الابتعاد الاجتماعي. "إنها رخيصة للغاية وه
كما أنها طريقة آمنة لحماية المستعمرة من الوباء.
مثل هذا البحث ، بالطبع ، أصبح ممكناً فقط في الآونة الأخيرة. كما يشير Stroeymeyt ، ليس من الواضح ما إذا ، في غياب مسببات الأمراض ، تطورت الشبكات الاجتماعية المعيارية للنمل من أجل الاستجابة لخطر العدوى ، أو ما إذا كان قمع الممرض هو مجرد تأثير جانبي مفيد للأنماط التي تطورت من أجل أسباب أخرى. وبينما نجحت الآلية المعينة الموثقة في البحث في إبطاء انتشار الممرض ، فقد تكون واحدة فقط من عدد متاح للمستعمرة. بالإضافة إلى ذلك ، أثارت إحدى الصحف الحديثة تساؤلات حول ما إذا كانت ظروف المختبر ، باستخدام مسببات الأمراض مثل M. brunneum ، تفعل بالضرورة الكثير لتعكس حالات المرض التي تواجهها المستعمرات في البرية.
ومع ذلك ، نوقشت النتائج التي توصلت إليها سترويميت وزملاؤها على نطاق واسع بين باحثي الحشرات. وكما تشير ، فإن إقصاء النمل يوحي بأن البشر ليسوا وحدهم في إعادة ترتيب مجتمعاتنا في مواجهة الأوبئة.
قال سترويميت إن نجاح النمل قد يوفر بعض المصداقية والإلهام للبشر الذين يعانون من جائحة. يبلغ عمر إدارات الصحة العامة البشرية بضعة قرون فقط ، بينما تطورت مجتمعات النمل لملايين السنين. يقول سترويميت: "من النادر جدًا العثور على مستعمرة تنهار تحت وطأة عامل ممرض". "نحن نعلم أن آلياتهم فعالة للغاية."
بينما يدرس علماء الأوبئة الحشرية عمل علماء الأوبئة البشرية ، يبدو أن العكس أقل شيوعًا. من الناحية النظرية ، يقول الباحثون ، يمكن أن تكون الحشرات الاجتماعية نظامًا نموذجيًا مثاليًا: نوعًا من المجتمع المصغر ، مع القليل من القيود الأخلاقية ، لاستكشاف كيفية انتقال المرض عبر الشبكات. لكن شميد هيمبل يشير إلى أن جمع معلومات تفصيلية عن صحة الحشرات أمر صعب. "لدى البشر ، لديك الكثير من البيانات الرائعة حقًا ، مقارنة بما لدينا في الحشرات الاجتماعية" ، كما يقول. قد يجد الباحثون ذات يوم أنه من المفيد اختبار المبادئ الوبائية في مجتمعات الحشرات. يقول شميد هيمبل: "أنا متأكد من أنها ستأتي". "لكنها لم تصل بعد إلى هذه المرحلة."
أحد الباحثين القلائل لسد الفجوة هو Fefferman ، باحث في جامعة تينيسي. يدرس فيفرمان ، الذي تدرب في الرياضيات التطبيقية ، كيفية انتقال العدوى عبر الشبكات - شبكات الحشرات ، والشبكات البشرية ، وشبكات الكمبيوتر ، وحتى الشبكات في الألعاب عبر الإنترنت. تم نشر بحثها في مجلات علم الحشرات وعلم الأوبئة. اكتسبت ورقة شاركت في كتابتها في عام 2007 حول وباء افتراضي في World of Warcraft اهتمامًا كبيرًا من خبراء الصحة العامة.
وتقول إن بحث فيفرمان عن علم الأوبئة البشرية يستمد من دراستها للحشرات. تشرح قائلة: "يمكنك النظر إلى مستعمرات الحشرات الاجتماعية كثيرًا مثل المدن الناجحة". "وبعد ذلك يمكنك القول ، ما هي الاستراتيجيات التي تستخدمها الحشرات الاجتماعية ، سواء من الناحية السلوكية وكيف تطورها ، والتي يمكننا بعد ذلك الاقتراض منها؟"
كمثال ، أثارت أكل لحوم البشر النمل الأبيض. عند التعرض لفاشية سيئة ، يأكل بعض النمل الأبيض على الفور صغار المستعمرة. ويجادل فيفرمان بأن القيام بذلك يساعدهم على القضاء على مجموعة من الأفراد "المعرضين بشدة" الذين من المحتمل أن يكونوا بمثابة خزان للعدوى ، مما يسمح للوباء أن يبقى في العش.
بينما يدرس علماء الأوبئة الحشرية عمل علماء الأوبئة البشرية ، يبدو أن العكس أقل شيوعًا.
من غير المرجح أن تتبنى المجتمعات البشرية أكل لحوم البشر كاستراتيجية للصحة العامة. لكن فيفيرمان يقول إن المبدأ الأساسي قد يكون ذا صلة أثناء جائحة فيروسات التاجية. قالت: "إذا فكرنا في تلخيص ذلك ، فهذا يعني إغلاق المدرسة". يمكن أن يكون الدرس من النمل الأبيض "فصل الأطفال. سيكون الأطفال بركة كبيرة لنقل العدوى ستصيب الجميع. لا تفعل ذلك ".
هذا النوع من التفكير دفع Fefferman إلى بناء نماذج تهدف إلى إيجاد الطريقة الأكثر فعالية لتوزيع الأدوية في خضم وباء الأنفلونزا. ورقة جديدة تعمل عليها ، حول كيف يمكن للشركات هيكلة قواها العاملة للاستعداد لمواجهة الأوبئة والكوارث الأخرى ، مستوحاة من النموذج القائم على الفوج الذي تستخدمه العديد من مستعمرات الحشرات لتوزيع المهام - على الرغم من أن هذا ليس من المرجح أن تعلن عنه بسهولة عندما يتم نشر الورقة النهائية.
في الواقع ، قالت فيفرمان إنها لا تذكر عادة تأثير علم الحشرات على عملها ، على الأقل عندما تتحدث مع خبراء الصحة العامة.
تقول: "لم ألتقي أبدًا باجتماع الصحة العامة وأكون مثل" شباب ، أخطاء! "ولكن" إذا فعلت ذلك ، فسيكون الأمر رائعًا ".
( اشترك في المدونة ليصلك كل جديد )
إرسال تعليق
مثال: أعجبني هذا المقال كثيرا