Муравьи могут быть единственными животными, выполняющими хирургические ампутации

Фото из открытых источников

За 11 лет изучения поведения муравьев биолог Эрик Франк никогда не видел ничего подобного. Он и его коллеги из Вюрцбургского университета привезли флоридских муравьев-плотников в свою лабораторию в Германии, чтобы узнать, как они реагируют на травмы. Большинство видов муравьев лечат травмированную или оторванную конечность товарища, покрывая ее антимикробной липкой массой. Но красновато-коричневые муравьи-плотники пошли другим путем: они откусили остаток конечности, фактически ампутировав ее.

Другие животные, например, ящерицы, сбрасывают собственные конечности, чтобы спастись от хищников, но Фрэнк говорит, что это первый случай, когда насекомое отрезает ногу своему сородичу, чтобы спасти свою жизнь. Единственный другой вид, который делает это, — это люди. «Я вообще не поверил этому, потому что это было очень нелогично», — говорит он. «Я повторил эксперимент четыре раза, прежде чем принял его».

У большинства видов муравьев есть железы, которые выделяют антимикробные соединения для предотвращения грибковых и бактериальных инфекций, которые обычно попадают в их тела через раны. Но флоридский плотничный муравей (Camponotus floridanus) — сантиметровое насекомое, обитающее на юге США — утратил эту железу в ходе эволюции. Чтобы выяснить, как этот вид выживает, команда Фрэнка отрезала муравьям ноги у бедренной кости и подвергла рану воздействию Pseudomonas aeruginosa — бактерии, обычно встречающейся в почве. Команда оставила некоторых муравьев в изоляции, а других вернула в их гнездо.

Муравьи, вернувшиеся в гнездо, быстро были атакованы одним или двумя товарищами, которые перегрызли ногу выше бедренной кости, полностью ампутировав ее. Девяносто процентов муравьев, перенесших эту «операцию», выжили. Напротив, только 40% тех, кто остался один, выжили.

С помощью пары микроножниц исследователи также повредили ноги муравьев ниже, у большой берцовой кости. На этот раз насекомые не ампутировали конечности своих раненых сородичей; вместо этого они просто облизывали рану, чтобы удалить бактерии своими языками. Девяносто процентов изолированных муравьев погибли, тогда как 75% тех, кто вернулся в гнездо, выжили.

Разница в тактике, применяемой муравьями-наблюдателями, может заключаться в физиологии насекомых. Высокоразрешающая микроскопия показала, что бедренная кость флоридского плотничного муравья имеет несколько мышц, которые препятствуют циркуляции гемолимфы (аналог крови у насекомых), не давая бактериям быстро проникать в организм. В результате муравьи могут быть более склонны ампутировать травмы бедренной кости, поскольку у них есть время, необходимое для выполнения этой процедуры, объясняет Дэниел Кронауэр, эксперт по биологии муравьев в Университете Рокфеллера, который не принимал участия в исследовании. Большеберцовая кость, напротив, имеет меньше мышц, чтобы остановить гемолимфу, ускоряя кровообращение и позволяя бактериям быстрее проникать. Это означает, что травмы большеберцовой кости должны лечиться быстрее, говорит Кронауэр.

Чтобы выяснить, являются ли ампутации после ранений большеберцовой кости такими же эффективными для остановки инфекций, как и после ранений бедренной кости, команда Фрэнка ампутировала ноги муравьев. Анализ ДНК в телах муравьев показал, что ампутации после ранений бедренной кости действительно останавливали бактериальные инфекции, тогда как ампутации после ранений большеберцовой кости — нет. Вопреки тому, во что верили исследователи, ампутации большеберцовой кости не улучшали выживаемость насекомых, и это то, что муравьи «кажется, знают», говорит Фрэнк.

Как и их иерархическая социальная структура, ампутация — еще один из удивительных способов, с помощью которых муравьи развили «сложное поведение», очень похожее на человеческое, говорит Кронауэр. «Это как извлекать раненых солдат с поля боя, а затем лечить их».

Результаты исследования могут изменить восприятие муравьев людьми, говорит Кристофер Пулл, биолог из Оксфордского университета, который не принимал участия в работе. Они не просто солдаты, которые работают только на королеву, которую в любой момент можно заменить или выбросить, — они идут на крайние меры, чтобы помочь друг другу.