蚁群预防传染病的策略

方陵生

在群居昆虫中，研究人员发现了与新型传染病大流行作斗争的一些有益线索。蚂蚁、白蚁、蜜蜂和黄蜂预防传染病的能力对我们很有借鉴意义，可能有助于人类社会控制自身的疾病。

英国布里斯托大学生物医学科学学院娜塔莉·斯特罗伊梅特是专门研究小型生物流行病的科研人员，她认为，各国为防止疫情传播扩散而制定的关于保持社交距离的建议似乎“很熟悉”，因为她在蚁群中也观察到类似做法。一些科学家认为，昆虫研究领域可以帮助人们想象一个对传染病大流行更具弹性的社会。

群居昆虫包括白蚁、蚂蚁，以及许多种类的蜜蜂和黄蜂。通常工蜂或工蚁之间要互相交换液体，并近距离分享成果。进出巢穴的昆虫熙熙攘攘、忙忙碌碌，甚至有些蚁群和纽约市人口一样众多。因此，对群居昆虫来说，与人类一样，抵御疾病可能也是一项艰巨的任务。

昆虫生活在非常有限的环境中，同时携带有大量微生物。这些微生物中有许多病原体，会像瘟疫一样席卷整个群体。但研究人员认为，事实上这种情况鲜有发生，这是因为昆虫社会能够通过某种方式限制传染病的传播。

在过去30年里，研究人员已开始探索它们是如何做到的。他们发现昆虫避免感染疾病有无数种方法，其中有些方法看起来非常独特，或许可为人类社会对抗自身病原体提供新的见解。但到目前为止，人类流行病学家还没有对这一领域给予应有的关注。

幸好，目前已经有一些研究人员开始探求问题的答案，诸如“某个昆虫个体接触到某种真菌、细菌和病毒，或任何一种病原体，然后回到群体中，却不会感染群体中的其他个体，它们是如何做到的呢？”

20世纪80年代，牛津大学博士后研究员施密德·亨佩尔意识到所研究的蜜蜂经常受到寄生虫的侵扰。由此，他提出一些疑问：如果病原体不是对蜂群的小小滋扰，而是一个重大威胁，那会怎么样？蚁群或蜂巢在多大程度上，实际处于一种微型流行病状态呢？

观察过群居昆虫的人早已知道，这些小生物们会小心翼翼地保持巢穴内的清洁，工蜂会将废物和尸体堆放到巢穴外面，群居昆虫相互间会帮助对方梳理。近期研究证明，它们还有其他抵抗感染的适应性策略。例如，一些蚂蚁会采集到可以抗菌的树脂并将其散布在巢穴周围，研究人员将其描述为“集体用药”。此外，群居昆虫还会分泌一种杀菌化合物用来抵御感染。

显然，动物的梳理行为有意想不到的好处。一些蚂蚁在相互清洁时，会将少量病原体转移到同巢伙伴身上。生物学家西尔维娅·克雷默在最近的一篇论文中写道：接触少量病原体可导致非致命的、低水平的感染，从而引发保护性免疫。她将昆虫的这一行为过程比作“天花接种”。人类预防天花曾经很常见的一种方法是，普通人通过接触患者身上的少量体液或干燥结痂物质获得免疫力，从而免受天花侵袭。她和同事们还发现，当黑木工蚁的蚁群中有某些成员遇到某种致病细菌时，它们会产生免疫反应，并与同伴分享免疫物质，使整个蚁群更具抵抗力。感染了病原体的蚂蚁会在整个蚁群被感染前，口对口地将免疫物质传递给它们的同伴，让同伴提前作好被感染的准备。

对于社会性昆虫研究者来说，一个难以捉摸的问题是：群居昆虫社会是否真的通过改变相互交往行为，让疾病更难以传播开来，就像人类的公共卫生部门对家庭实施隔离措施、对餐馆实行入住限制那样呢？大多数群居昆虫群落都有复杂的分工系统。一些工蚁或照顾蜂王，或喂养幼虫，或站岗值守，或外出觅食。但近年来的数学模型表明，社会分工也可能减缓感染。例如，如果只与几只指定的工蜂交流，那么蜂后便很少会感染生病。

研究人员声称，在昆虫群体中对某些理论进行测试可能很困難，但自动昆虫追踪系统的出现为这类研究开辟了新的可能性。为了绘制蚁群的社交活动网络图，娜塔莉·斯特罗伊梅特研究团队在蚂蚁胸部粘上了微小的QR码（二维条码的一种，其内容可快速被解码）标签，她们估计可以在12小时内为放置在观察箱里的500只蚂蚁都装上二维码。观察箱顶上摄像头可读取的这些二维码，并以2次/秒的速度记录每只蚂蚁的位置，生成蚁群中在这段时间内每次接触的数据。借助于高性能的计算机，这些高达数十万个的数据点可解析成蚁群社交网络详图。

2014年，娜塔莉·斯特罗伊梅特研究团队绘制了22个蚁群的活动网络图，对它们在几天内的相互交往情况进行了统计。结果他们发现，蚂蚁的活动是随机的，相互之间的互动呈模块化，其中某些蚂蚁之间的接触比与群体中其他成员要多。

至少在理论上，模块化网络本身可以减缓病毒在群体中的传播。例如，病毒在一个由100人组成的热闹聚会上的传播速度，要快于20个由5个朋友组成的小群体中的传播速度。

之后的一项研究取得了更大的突破。研究人员让11个蚁群中的蚂蚁感染了致命的绿僵菌，并另取11个蚁群作为对照组。研究人员观察发现，一旦蚂蚁觉察到有病原体入侵，蚁群的互动网络就开始发生变化：模块化程度增强，蚁群中不同任务组之间的互动也比之前减少了。负责觅食的蚂蚁减少了与真菌的接触，即使是未接触病原体的蚂蚁也开始以不同的方式相互交往，与同伴保持了较高比例的小圈子接触。娜塔莉·斯特罗伊梅特称，这个过程与人类保持社会距离没有什么不同。这是保护群体免遭流行病侵袭的一种经济而简单的方法。蚂蚁的模块化社交网络是为应对感染威胁而进化的，还是病原体抑制仅仅是进化的一个有用的副作用，这一点目前尚不清楚。但蚁群中这种特殊机制确实成功地遏制了病原体的传播。蚂蚁的社交疏离策略，意味着面对流行病，人类不是唯一一个会重新调整社会秩序的物种。

娜塔莉·斯特罗伊梅特认为，蚂蚁的成功可以为在传染病大流行中挣扎的人类提供一些验证和启发。人类的公共卫生部门只有几百年历史，而蚂蚁社会已进化了数百万年。蚁群因病原体侵袭而崩溃的现象是极为罕见的，所以它们的机制非常有效。

从理论上讲，社会性昆虫是一个理想的模型系统，一个可以从中探索疾病如何通过社交网络传播的微型社会，同时社会性昆虫群落也可看作是成功的城市。群居昆虫预防传染病的策略，包括它们的行为和进化，都值得我们学习和借鉴。