Science丨蚂蚁也会通过“隔离”做好疫情防控——蚂蚁通过改变巢穴结构来抵御传染病

撰文 | 格格

疾病传播是动物和人类社会中普遍存在的现象，其传播速度和范围受到社会网络和空间网络的双重影响【1】。社会网络中个体之间的互动模式决定了病原体在群体中的传播路径，而空间网络则通过影响社交互动和迁移模式来塑造疾病的传播动态【2】。空间干预作为一种有效的疫情控制策略，在人类历史上已经得到广泛应用。例如，在瘟疫和霍乱流行期间，人们通过扩大城市空间和将城市划分为功能区域来控制疫情的传播。在现代社会，空间干预策略仍然发挥着重要作用，例如在COVID-19疫情期间，通过封锁城市、限制人员流动以及改变交通网络等方式来控制疫情的传播。然而，尽管空间干预策略在动物和人类社会中都表现出有效性，但目前还没有证据表明非人类动物会主动改变其空间环境来降低疫情风险。

近日，来自英国布里斯托尔大学生物科学学院的Nathalie Stroeymeyt研究团队在Science杂志发表题为

Architectural immunity: Ants alter their nest networks to prevent epidemics

首先，研究人员通过视频记录和微观CT扫描技术，观察了黑园蚁在病原体暴露前后的行为和巢穴结构变化。他们发现，病原体暴露后的蚂蚁表现出更高的表面活动，这可能是由于它们进行自我隔离，减少与未感染蚂蚁的接触。此外，研究人员还发现，病原体暴露后的巢穴入口之间的距离显著增加，这可以降低蚂蚁在巢穴表面的接触频率，从而降低病原体的传播风险。

研究人员通过微观CT扫描技术，测量了巢穴的体积、房间数量、房间体积、入口数量和隧道数量等指标，发现病原体暴露后的巢穴体积增加速度更快，表明蚂蚁会主动挖掘更多的巢穴空间，以降低蚂蚁密度和物理接触频率，从而降低病原体的传播风险。然而，巢穴体积的增加并非由于房间数量或体积的增加，而是由于隧道形成速度的增加。这表明蚂蚁可能会通过改变巢穴网络的连接性来降低病原体的传播风险。

接着，研究人员利用网络分析方法，研究了巢穴网络的拓扑结构。他们发现，病原体暴露后的巢穴网络效率、密度降低，加权直径、无权直径和模块化程度增加，这些变化都有利于降低病原体的传播速度和范围。例如，网络效率的降低意味着信息在巢穴网络中的传递速度变慢，从而降低了病原体的传播速度；网络密度的降低意味着巢穴网络中实际存在的连接数量减少，从而降低了病原体的传播风险；加权直径和无权直径的增加意味着巢穴网络中任意两个节点之间的最短路径长度增加，从而降低了病原体的传播速度；模块化程度的增加意味着巢穴网络被分割成多个相互连接较少的社区，从而限制了病原体在不同社区之间的传播。

最后，研究人员利用网络分析方法，研究了巢穴房间在拓扑网络中的位置。他们发现，病原体暴露后的巢穴房间的效率中心性和连接密度降低，这意味着房间的传播能力和暴露风险降低，从而降低了病原体在巢穴中的传播风险。例如，效率中心性的降低意味着房间的传播能力降低；连接密度的降低意味着房间的暴露风险降低。

总之，该研究发现黑园蚁会通过改变巢穴结构，例如增加巢穴体积、增加入口距离、降低网络效率和密度等，来降低病原体传播的风险。这项研究揭示了社会动物如何利用空间组织来提高其抵御病原体威胁的能力，为未来控制传染病提供了新的思路和灵感。

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads5930

制版人： 十一

参考文献

1. L. Danon, T. A. House, J. M. Read, M. J. Keeling, J. R. Soc.Interface9, 2826–2833 (2012).

2. M. J. Keeling, L. Danon, M. C. Vernon, T. A. House,Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.107, 8866–8870 (2010).

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