超级群居入侵蚂蚁的社会免疫能力：巢穴结构赋予了免疫功能

《Journal of Animal Ecology》：Social immunity in a supercolonial invasive ant: Nest structure confers immune function

研究显示，红角蚁通过多隔室巢穴结构和社会行为（如感染工蚁迁移至外围并增加尸体清理）有效阻断微孢子虫传播至繁殖核心，验证了社会免疫机制在群体生物中的普遍性。

　　社会行为在动物群体生活中扮演着重要的角色，尤其在面对疾病传播时。群体生活虽然带来了协同工作的优势，但也增加了个体暴露于病原体的风险。为了应对这种挑战，许多社会性昆虫发展出了一种被称为“社会免疫行为”的机制，通过减少病原体在群体内部的传播来保护整个群体。这种行为在亲属群体中尤为常见，而在高度社会化的昆虫群体中，其表现最为复杂。社会免疫行为不仅依赖于个体的生理反应，还涉及到群体结构和行为模式的调控。在这些社会性昆虫的巢穴中，集体行为可以改变个体之间的空间互动模式，从而降低病原体到达繁殖核心的可能性。这种现象被称为“组织性免疫”，其有效性依赖于巢穴的结构特点。

在本文中，我们研究了超级殖民的入侵性黄蜂蚁（*Nylanderia fulva*）与它特有的、寄生在细胞内的微孢子虫（*Myrmecomorba nylanderiae*）之间的社会免疫行为，探讨巢穴结构如何影响这些行为。黄蜂蚁是一种原产于南美东部中央地区的入侵性蚂蚁，它们在北美形成了大规模的超级殖民体，这些殖民体之间缺乏敌意，且经常跨越大面积区域。这种蚂蚁的巢穴结构复杂，通常包含多个隔间，这种结构可能有助于隔离病原体的传播路径，从而保护群体的核心部分。

我们发现，当引入病原体时，只有具备多隔间结构的巢穴才能有效阻止病原体传播到繁殖核心。如果巢穴结构单一，病原体将迅速传播，导致整个群体感染。这表明巢穴结构在社会免疫行为中具有至关重要的作用。在多隔间巢穴中，工蚁会形成不同的空间和社会子网络，这些子网络可能限制病原体的扩散路径。此外，被感染的工蚁倾向于迁移到巢穴外围，而未被感染的工蚁则不会。这种行为可能源于感染的工蚁自身隔离，以避免将病原体传播给未感染的个体。

除了空间隔离，感染的工蚁还会改变其行为模式。例如，它们会减少对觅食和抚育幼虫的参与，而更多地投入到尸体清理工作中。这种行为调整可能是一种适应性策略，通过减少与病原体接触的机会来降低传播风险。值得注意的是，尽管感染是内部发生的，未被感染的工蚁仍能检测到感染状态，并作出相应的反应。这表明社会免疫行为可能由双方触发，而不仅仅是感染个体的反应。

我们的研究还揭示了社会免疫行为的普遍性。尽管许多研究集中在对抗广谱昆虫病原真菌的社会免疫行为上，但黄蜂蚁对微孢子虫的反应似乎属于一组保守的、普遍的社会免疫行为。这些行为可能在不同的社会性昆虫中存在，并在应对病原体感染时发挥重要作用。这一发现不仅有助于理解社会免疫行为的演化机制，也为预测和管理病原体在社会性昆虫群体中的传播提供了新的视角。

此外，我们探讨了巢穴结构对感染传播的影响。通过实验，我们发现，在多隔间巢穴中，病原体传播到繁殖核心的几率较低，而在单一结构的巢穴中，传播则更为普遍。这表明，巢穴的空间组织对病原体的传播具有显著影响，而这种影响可能与工蚁的行为模式和空间分布有关。在自然环境中，黄蜂蚁的这种行为模式可能有助于防止外来工蚁的整合，从而保护群体的核心。

我们的研究结果还表明，社会免疫行为不仅依赖于巢穴结构，还与工蚁的行为调整密切相关。例如，感染的工蚁倾向于减少与群体核心的互动，而更多地参与外围任务，这可能是一种自我隔离的策略。同时，未被感染的工蚁会主动避免与感染个体的接触，这种行为可能有助于限制病原体的传播范围。这些行为的机制可能与病原体的传播方式和宿主的生理反应有关。

研究还发现，工蚁在不同隔间中承担不同的任务。靠近繁殖核心的工蚁更多地参与幼虫抚育和食物共享，而外围的工蚁则更多地负责觅食和尸体清理。这种任务分配可能与工蚁的行为适应性和巢穴的空间结构有关。此外，工蚁之间的互动类型也受到其所在隔间的影响。高风险的互动，如食物共享和互相清洁，主要发生在靠近繁殖核心的工蚁之间，而低风险的互动则更多地发生在外围工蚁之间。这种互动模式的差异可能有助于限制病原体的传播路径。

我们的研究还涉及社会免疫行为在不同工蚁群体中的表现。例如，当引入感染的外来工蚁时，它们的行为可能与本地工蚁不同，这种差异可能影响病原体的传播。通过分析工蚁的行为模式，我们发现，感染的工蚁与未感染的工蚁在行为上存在显著差异，这可能是一种适应性反应，有助于减少病原体在群体中的扩散。

综上所述，我们的研究揭示了巢穴结构在社会免疫行为中的重要性。多隔间结构不仅有助于工蚁的空间隔离，还能促进行为上的分工，从而有效限制病原体的传播。这些发现对于理解社会性昆虫的免疫机制具有重要意义，并为控制入侵性蚂蚁的病原体传播提供了新的思路。此外，研究还表明，社会免疫行为可能是一种普遍存在的适应性策略，不仅适用于黄蜂蚁，也可能存在于其他社会性昆虫中。未来的研究可以进一步探讨不同社会性昆虫群体在面对不同病原体时的免疫策略，以及这些策略如何受到巢穴结构的影响。