Furnicile își fac propriul antiibiotic pentru rănile infectate

Ajută-mă aici –

Furnicile au o glandă care produce un antibiotic și îl folosesc ca răspuns la feromoni.

Deși oamenii ar putea crede că suntem singuri în crearea antibioticelor, există o specie de furnică care secretă unul deosebit de puternic – nu este necesar un laborator farmaceutic.

Furnicile Matabele (Megaponera analis) din Africa subsahariană mănâncă numai termite. Din păcate, mandibulele feroce ale soldaților cu termite provoacă răni care, dacă sunt infectate, pot deveni fatale. Furnicile înapoi la cuib se grăbesc la răniți și pot spune ce răni sunt infectate. Apoi secretă un antibiotic pentru ei.

O echipă internațională de cercetători a observat îndeaproape aceste furnici și le-a analizat secreția de antibiotice. Ei au descoperit că poate reduce mortalitatea cu aproximativ 90 la sută la furnicile rănite și că furnicile pot identifica modificările chimice care rezultă din rănile infectate, concentrând tratamentul asupra celor care au cea mai mare nevoie de ele.

Risc de infecție

Pentru a vedea modul în care furnicile Matabele își desfășoară tratamentul, cercetătorii au rănit experimental două grupuri de furnici lucrătoare, expunând un grup la sol, în timp ce celălalt grup a fost sterilizat cu soluție salină.

A fost nevoie de doar două ore pentru ca furnicile rănite expuse solului să prezinte încărcături bacteriene toracice de 10 ori mai mari decât furnicile sterile. Au devenit de o sută de ori mai mari după 11 ore. O analiză a microbiomului furnicilor infectate a dezvăluit populații în creștere de bacterii patogene care au inclus Pseudomonas aeruginosa, care poate provoca pneumonie și meningită la om.

Atât furnicile sterile, cât și cele infectate au fost apoi ținute izolate (cu insecte sterile și infectate izolate separat) sau returnate în colonia lor (împreună). Colonia a fost apoi filmată timp de 24 de ore.

În timpul perioadei de observație, oamenii de știință au văzut lucrători nerăniți folosindu-și piese bucale pentru a curăța rana. Apoi ar aplica o secreție din glanda metapleurală din spatele toracelui. Pentru a face acest lucru, ei fie și-au folosit picioarele pentru a colecta secreția din propria glandă metapleurală, transferând-o în părțile bucale înainte de a o aplica pe rană, fie o iau direct din glanda furnicii rănite cu părțile bucale și o aplică pe gura. răni. Deși acest comportament a fost documentat înainte la furnici, ceea ce a surprins cel mai mult echipa de cercetare a fost faptul că furnicile Matabele pot diagnostica infecțiile.

„În mod remarcabil, lucrătorii au putut să facă o discriminare între furnicile infectate și cele sterile”, au spus ei într-un studiu publicat recent în Nature Communications. „[Metapleural gland] Secrețiile au fost depuse mult mai des pe rănile furnicilor infectate decât la sterile între 10 și 12 ore după infectare.”

Literal viață sau moarte

Dar cum pot să spună furnicile Matabele că o rană este infectată? Ei au fost văzuți inițial tratând toate rănile, despre care cercetătorii au crezut că era pentru a preveni infecția, dar mai târziu, a existat o schimbare chimică în rănile infectate pe care le-au putut detecta.

Se știe deja că furnicile comunică folosind hidrocarburi cuticularecare sunt feromoni folosit pentru a marca membrii coloniei în funcție de rolul lor și/sau să se recunoască în afara cuibului. Pacienții sterili și infectați au avut profiluri de feromoni similare până la aproximativ 11 ore după leziune. După aceea, profilul feromonilor furnicilor infectate s-a schimbat drastic, sugerând că acestea foloseau semnalizarea cu feromoni pentru a indica infecția.

Cercetătorii au descoperit că 18 gene legate de feromoni au fost diferențiat active la furnicile infectate în comparație cu furnicile sterile la 11 ore după expunerea la bacterii patogene. Deoarece este nevoie de ceva timp pentru ca aceste modificări ale activității genelor să producă niveluri modificate de feromoni, acest lucru explică de ce răspunsul la infecție este oarecum întârziat.

In timp ce studii anterioare au descoperit că secrețiile glandelor metapleurale au proprietăți antimicrobiene la alte specii de furnici, acestea s-au dovedit a fi deosebit de eficiente la furnicile Matabele. Substanța este făcută din peste o sută de compuși, dintre care mulți au proprietăți antibiotice.

Testele pentru bacterii patogene din răni după tratament au arătat că secreția s-a redus Pseudomonas creştere cu peste 25 la sută. Acest lucru este impresionant, așa cum Pseudomonas este infamă pentru că a dezvoltat rezistență la antibiotice în mod repetat.

Ar putea fi vreodată aplicat oamenilor ceva derivat din acest anti-ibiotic? Pot fi.

„Tratamentul țintit cu compuși antimicrobieni a fost extrem de eficient în prevenirea infecțiilor bacteriene letale prin [Pseudomonas],” cercetătorii au spus la fel studiu. „Acest lucru ar putea duce la noi compuși medicali promițători pentru a vindeca infecțiile în societățile umane.”

În orice caz, mai puțini oameni pot strivi o furnică cu pantoful după ce știu că aceste insecte adesea agravante ne pot salva într-o zi viața.

Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-43885-w