Mravenci svým příbuzným amputovali poškozené nohy. Dříve se věřilo, že amputaci pro lékařské účely provádějí pouze lidé

V dobách starověkého Řecka se lidé ptali: jaký je rozdíl mezi živými a neživými věcmi. Pojem organismus poprvé představil Aristoteles. Jasné uspořádání živé bytosti označil za hlavní rozdíl mezi živými a neživými věcmi. Struktura mravence také podléhá přísným zákonům biologie.

Mravenci patří k hmyzu z řádu Hymenoptera. Svou stavbou těla se liší od ostatního hmyzu. Možná jim tyto strukturální rysy mravenců pomohly přežít dinosaury a dobu ledovou.

Vnější struktura mravenců

Tělo našich mazlíčků se skládá ze tří hlavních segmentů. Jedná se o hlavu, břicho a hrudník, které vědci nazývají mesosoma. Veškerá husí kůže je obdařena úzkým pasem, který nám závidí nejedna moderní kráska. Řapík je vědecký pas mravenců; spojuje hrudník a břicho. A vědci dokázali, že právě tato půvabná stopka odlišuje vnější strukturu mravenců od jiného hmyzu.

V popisu struktury mravence pro děti najdete mnoho vtipných, neobvyklých jmen. Coxa je součástí mravenčích nohou. Bičík – s pomocí tohoto orgánu, který se nachází na anténách, voní. Clypeus je obličej, nebo spíše ochranná kapsle, která chrání oči a čelo hmyzu. Složené oko se tak nazývá z nějakého důvodu; oči některých druhů mravenců jsou schopny vnímat ultrafialové paprsky. Antény jsou hlavní smyslové orgány. Používají se ke komunikaci prostřednictvím dotyku a vnímání vibrací a proudění vzduchu. Ostruha je speciální proces na tlapce, který čistí domácí mazlíčci používají k čištění antén.

Vnitřní stavba mravenců

Hlavním rozdílem mezi vnitřní strukturou mravence a jiného hmyzu je metapleurální žláza. Jednoduše řečeno je to orgán, který produkuje ochranné antibakteriální látky. U některých druhů tato žláza vylučuje feromony a chemikálie na ochranu před nepřáteli.

Sociální žaludek je dalším strukturálním rysem mravence. Některé druhy mají strumu, malé rozšíření jícnu. Hromadí se v něm potrava, o kterou se pak dělí s ostatními mravenci nebo larvami.

Mozek je nejsložitější orgán nervového systému. Vědci říkají, že je to nejúžasnější ve světě hmyzu. Murashi neustále komunikuje s velkým počtem příbuzných. Proto je jejich nervový systém vyvinutější než u hmyzu žijícího samostatně nebo v malých skupinách.

Schéma struktury mravence

Život obrovské kolonie nebo malého mraveniště závisí na každém členovi mravenčí rodiny. Vše o našich dětech podléhá přísným zákonům. Pravidla stanovená v rodině dodržují všichni. Dělníci se zabývají stavebnictvím, těžkou prací. Chůvy se starají o mladší generaci. Skauti spěchají hledat novou kořist. Vojáci chrání rodinu a odrážejí nepřátele. Sběrači dodávají jídlo nalezené zvědy do domu. Královna je zaneprázdněna plozením rodiny a rozvojem kolonie.

Aby mraveniště mohlo žít a rozvíjet se, musí fungovat jako dobře sehraný mechanismus. Proto je každý mravenec od přírody oceněn speciálními nástroji – vlastnostmi těla. Vojáci jsou velké velikosti se silnými kusadly. Skauti jsou rychlí s bystrým zrakem a citlivým čichem. Zaměstnanci jsou silní a přátelští. Chůvy jsou zkušené a starostlivé. Také všichni členové mraveniště spolu komunikují pomocí neviditelných spojení.

Stavba mravence dělnice (Pachycondyla verenae)

1. tykadlový bičík 2. tykadlový stvol 3. čelní laloky 4. tykadlové jámy 5. clypeus 6. mandibuly 7. pronotum 8. týl 9. složené oko 10. scutellum 11. mesonotum 12. mezotorakální spirála 13. metanepis 14. 15. a. metahrudní spirála 16. propodeum 17. propodeální spirála 18. metapleurální žláza 18a. hrudka 18b. otvor 19. řapík 20. za řapík 21. břišní tergity 22. břišní sternity 23. žihadlo 24. stehenní kost 25. holenní kost 26. dráp 27. ostruha 28. tarzus 29. katepisternit 30. koxa 31. ventrální výběžek 32. ventrální výběžek 33. mesosoma 34. řapík 35. břicho

Autor: Mariana Ruiz (Uživatel: LadyofHats) – Wikimedia

Dělníci tesařských mravenců C. floridanus amputovat poškozené nohy svých příbuzných. Experimenty ukázaly, že takové operace významně snižují úmrtnost zraněného hmyzu na infekce pronikající do rány. Jak je uvedeno v článku v časopise Current BiologyDříve se věřilo, že pouze lidé praktikují amputaci pro lékařské účely.

Zástupci některých druhů mravenců se starají o zraněné příbuzné. Toto chování je nejlépe dokumentováno mezi Matabele (Megaponera analis), specializovaní lovci termitů z tropů a subtropů Afriky. Každý den tito mravenci podniknou tři až pět nájezdů na nedaleké termitiště. Při loveckých nájezdech jsou někteří útočící jedinci zraněni termiti, kteří brání jejich hnízda. Pokud se mravenec obešel s drobnými zraněními, například ztrátou jedné nebo dvou končetin nebo antény, jeho příbuzní jej evakuují do rodného mraveniště, vyčistí mu rány a v případě potřeby je vydezinfikují antimikrobiálním sekretem metapleurální žlázy. Těžce zranění jedinci Matabele jsou však ponecháni zemřít na bojišti.

Tým entomologů pod vedením Erika T. Franka z univerzity v Lausanne popsal další příklad, jak mravenci pomáhají zraněným. Při laboratorních pozorováních severoamerických tesařských mravenců Camponotus floridanus výzkumníci si všimli, že tento hmyz někdy žvýká poškozené končetiny jinak zcela zdravých příbuzných. Aby se Frank a jeho kolegové dozvěděli více o tomto chování, provedli řadu experimentů. Nejprve vědci rozdělili kolonii C. floridanus do čtyř subkolonií po 100 dělnicích (nebyly mezi nimi žádné královny ani mladí jedinci). Do každého z nich byli umístěni dva mravenci ze stejné kolonie a sterilními nůžkami byla nejprve odříznuta část zadní pravé nohy uprostřed stehna. Chování hmyzu bylo zaznamenáváno na video šest hodin po zranění. Poté byl experiment opakován v pěti subkoloniích C. floridanus čítající 200 jedinců. V každém z nich byli umístěni čtyři mravenci: u dvou byla odříznuta zadní část zadní pravé nohy uprostřed stehna a u dvou v oblasti bérce.

Po analýze získaných materiálů Frank a jeho spoluautoři zjistili, že mravenci C. floridanus 76 procent příbuzných s poraněním v oblasti kyčle rozkousalo celou poraněnou končetinu. Amputace nastala v průměru 240 minut po zranění. Pokaždé to probíhalo podle stejného scénáře: mravenci nejprve očistili a olízli zraněnou nohu příbuzného, ​​postupně stoupali k trochanteru, načež ji opakovaně kousali a nakonec oddělovali od těla. V následujících hodinách se zájem hmyzu o členy kolonie, kteří přišli o končetinu, snížil. Žádný z jedinců, kterým vědci usekli nohy na bérci, přitom nepodstoupil amputaci. Avšak jedinci stejného druhu strávili více času čištěním a olizováním takových lézí než ran v oblasti stehen (v průměru 36 minut oproti 18 minutám); a také o ně neztratil zájem po celých šest hodin.

У C. floridanus, na rozdíl od výše zmíněných M. analisneexistují žádné metapleurální žlázy vylučující antimikrobiální sekreci. Tito mravenci tedy mohou praktikovat amputaci končetiny jako alternativní strategii k ochraně zraněných mravenců před infekcí. Pro testování této hypotézy vědci opět odřízli část zadní pravé nohy experimentálních jedinců v oblasti stehna nebo bérce. Poté byl hmyz rozdělen do čtyř skupin. U zástupců prvního z nich autoři ošetřili ránu sterilním fyziologickým roztokem pufrovaným fosfátem. Mravenci z druhé skupiny podstoupili podobnou léčbu, ale v jejich případě roztok obsahoval patogenní bakterie Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa). Potom byl hmyz z první a druhé skupiny držen v izolaci po dobu 72 hodin. Jedinci ze třetí skupiny byli po ošetření rány roztokem obsahujícím Pseudomonas aeruginosa umístěni do subkolonie 200 jedinců. Nakonec ve čtvrté skupině sami vědci hodinu po infekci rány amputovali mravencům poškozenou nohu v trochanterické oblasti. I tito jedinci byli izolováni.

Mezi mravenci s ranou na stehně prokázali nejnižší míru přežití infikovaní jedinci držení v izolaci. V ostatních třech skupinách byl podíl přeživších přibližně stejný. Ale u hmyzu s poraněním dolní končetiny byly získány jiné výsledky. Ti z nich, které vědci nakazili a umístili do izolace, umírali na infekci mnohem častěji než jedinci, kteří podstoupili podobnou léčbu s poraněním kyčle. A mravenci s infikovanou ranou v oblasti holeně, z níž sami autoři uřízli končetinu, vykazovali snížené přežití ve srovnání s jedinci, kteří byli umístěni u příbuzných nebo nebyli infikováni vůbec. V případě poranění stehna tak amputace poraněné nohy vědci chránila mravence před infekcí stejně účinně, jako to provádějí příslušníci jejich vlastního druhu. Amputace nohy kvůli ráně na holeni, kterou provedli lidé, však nezvýšila šanci hmyzu na přežití. Experiment také potvrdil, že mravenci okusují končetiny pouze těm příbuzným, kteří mají poškozenou kyčel. Z 24 infikovaných jedinců s tímto zraněním, které vědci vrátili do subkolonií, bylo 21 amputováno a přežilo. Zbývající tři jedinci si ponechali poškozené nohy a zemřeli na infekci. Pro srovnání, žádný z 24 infikovaných jedinců s poraněním na bérci nebyl amputován.

V dalších testech vědci prokázali, že riziko smrti zraněných mravenců závisí na bakteriální zátěži. V případě poranění kyčle to bylo největší u infikovaného a izolovaného hmyzu, zatímco amputace končetiny stejnými druhy a lidmi byla při jeho snížení stejně účinná. V případě poranění bérce byla nejvyšší bakteriální zátěž zjištěna u infikovaných a izolovaných jedinců, bez ohledu na to, zda jim vědci nohu amputovali či nikoliv. U mravenců, kteří se vrátili do subkolonie, byl tento ukazatel nižší díky péči jejich příbuzných, kteří ránu čistili a olizovali.

Podle Franka a jeho kolegů mravenci léčí rány na stehně a bérci odlišně kvůli fyziologickým rozdílům mezi těmito částmi končetiny. Stehno obsahuje většinu svalů odpovědných za pohyb hemolymfy v noze, takže zranění v této oblasti výrazně zhoršuje průtok krve a brání bakteriím pronikat dále do těla hmyzu. V tomto případě může včasné odstranění poškozené nohy zachránit postiženého jedince před infekcí. Naopak na bérci je málo svalů, ale mnoho dutin, kterými se hemolymfa pohybuje. Z rány v této části končetiny se bakterie rychle rozšíří po celém těle hmyzu. V tomto případě příbuzní nestihnou končetinu včas amputovat. To je pravděpodobně důvod, proč mravenci neukusují nohy příbuzných, pokud jsou zraněni v oblasti holeně. Přitom na rozdíl od M. analis nebo černí zahradní mravenci (Lasius Niger), C. floridanus nejsou schopni určit, zda je rána příbuzného infikovaná – a amputovat poškozené končetiny infikovaných a neinfikovaných jedinců se stejnou frekvencí. To je pravděpodobně způsobeno zvláštnostmi jejich prostředí, kde je pravděpodobnost infekce rány příliš vysoká na to, aby ji riskoval.

Dříve entomologové zjistili, že hnědí lesní mravenci (Formica fusca), infikované parazitickou houbou, jedí mšice aktivněji Megoura viciae, jejichž těla slouží jako zdroj peroxidu vodíku. Tato strategie pomáhá hmyzu úspěšně bojovat s infekcí, ale pouze v případě, že má přístup k výživné a pestré stravě.