Они были первыми: как животные учат нас карантину

На мелководье острова Флорида-Кис молодой карибский лангуст возвращается после ночной охоты на вкусных моллюсков и прячется в своей узкой берлоге. Обычно в этих скальных расщелинах много его сородичей, а сегодня вечером появился новенький. Что-то в нем не так. Его моча пахнет иначе. Так бывает, когда лангуст заражен вирусом, который называется Panulirus argus virus 1, и возвращающийся здоровый омар кажется встревоженным. Как бы ни было трудно найти логово, так же хорошо защищенное от хищников, молодое животное отступает в открытые воды — подальше от смертельного вируса.

Реакция лангуста на болезнь — наблюдаемая как в полевых, так и в лабораторных экспериментах, — та самая, с которой мы слишком близко столкнулись в этом году: социальное дистанцирование. Нам пришлось обрубить тесное взаимодействие с членами семьи и друзьями, чтобы снизить распространение COVID-19. Это было чрезвычайно сложно. И многие сомневались, что это необходимо. Тем не менее, социальное дистанцирование — это часть природного мира. И лангусты, и другие живые существа, такие как обезьяны, рыбы, насекомые и птицы, определяют заболевших представителей своего вида и отдаляются от них.

Это поведение распространено, потому что оно помогает социальным животным выживать. Жизнь в группах позволяет животным легче добывать пищу, сохранять тепло и избегать хищников, но это приводит к вспышкам инфекционных заболеваний. (Просто спросите любого родителя ребенка, который ходит в детский сад.) Поэтому по мере эволюции развилось поведение, которое помогает животным избежать заражения. У животных, которые сохраняют социальную дистанцию во время вспышки заболевания, больше шансов остаться в живых. Это, в свою очередь, увеличивает их шансы произвести потомство, которое также будет придерживаться социального дистанцирования, когда столкнется с болезнью. Это то, что исследователи экологии болезней называют «поведенческим иммунитетом». У диких животных нет вакцин, но они могут предотвратить болезни образом жизни и поведением.

Тем не менее, у поведенческого иммунитета есть свои издержки. Социальное дистанцирование от других представителей вашего вида, даже временное, влечет потерю многочисленных преимуществ, которые приносила социальная жизнь. Исследователи выяснили, что полное избегание — это только один подход, который используют животные. Одни социальные виды остаются вместе, когда кто-то из них заболел, но, например, иначе ухаживают друг за другом, а другие — например, муравьи — ограничивают встречи с теми особями, которые играют особые роли в колонии, чтобы снизить риск заражения.

Жертвы того стоят

Способность лангустов выявлять и избегать зараженных сородичей оказалась ключевой в их противостоянии вирусу Panulirus argus 1, который убивает более половины зараженных молодых особей. Молодые лангусты — легкая добыча для вируса, потому что эти животные очень социальны и порой живут в группах по 20 особей. Безопасные дома в губках, кораллах или скалистых расщелинах вдоль океанского дна — и масса щелкающих клешней, — помогают группам спасаться от голодных хищников, таких как спинороги. Тем не менее, в начале 2000-х годов исследователь Дон Берингер из Университета Флориды и его коллеги заметили, что некоторые молодые омары живут в одиночку, хотя это и делает их уязвимыми.

Исследователи обнаружили, что большинство одиноких лангустов заражены вирусом. Они заподозрили, что не сами лангусты выбирают одинокое существование: их избегают другие. Чтобы подтвердить свою догадку, исследователи поместили нескольких лангустов в аквариумы. Здоровые ракообразные могли выбрать как пустое искусственное логово, так и занятое — либо здоровым сородичем, либо больным. В статье, опубликованной в 2006 году в журнале Nature, ученые сообщили, что здоровые лангусты предпочитали социум и выбирали логово со здоровым сородичем, а не пустое. Но они решительно избегали домиков, занятых зараженными животными, хотя это означало, что им придется жить в одиночку.

В последующем исследовании, опубликованном в 2013 году в Marine Ecology Progress Series, Берингер и его коллега Джошуа Андерсон показали, что здоровые лангусты обнаруживают пораженных при помощи обоняния. Оказывается, в моче инфицированных особей есть химические вещества, которые служат сигналом опасности для здоровых сородичей. Когда ученые блокировали выделение мочи зараженных лангустов, здоровые животные больше не избегали больных.

Когда лангусты обнаруживают пораженное животное, они готовы пойти на значительный риск, чтобы не заболеть. Когда Марк Батлер из Университета Олд Доминион и его коллеги привязали больного лангуста в логове среди здоровых животных на Флорида-Кис, они увидели, что здоровые предпочитали уходить в открытые воды, где подвергались гораздо большему риску быть съеденными. Когда команда Батлера повторила эксперимент с привязанным здоровым лобстером, массового ухода не было. В своем исследовании, опубликованном в 2015 году в PLOS One, ученые использовали математические модели, чтобы показать, что превентивные меры, хотя и не без издержек, предотвращают вирусные вспышки, которые в противном случае уничтожили бы популяции лангустов.

Защитить самое ценное и уязвимое

Карибские лангусты — далеко не единственные животные, которые поняли, что преимущества социального дистанцирования иногда перевешивают издержки. Некоторые другие существа практикуют стратегическое социальное дистанцирование, чтобы защитить самых ценных или уязвимых особей в своей группе. Особенно впечатляющие примеры встречаются у социальных насекомых, где разные члены колонии играют разные роли в выживании колонии.

В работе, проведенной Натали Строймейт из Бристольского университета в Англии и опубликованной в 2018 году в журнале Science, исследователи использовали крошечные цифровые метки для отслеживания перемещений колоний обычных садовых муравьев во время вспышки смертельного грибка Metarhizium brunneum. Споры этого грибка передаются от муравья к муравью посредством физического контакта: требуется один-два дня, чтобы споры проникли в тело муравья и вызвали болезнь, которая часто приводит к летальному исходу. Отсрочка между воздействием и проявлением болезни позволила Строймейт и ее коллегам увидеть, изменили ли муравьи свое социальное поведение через 24 часа после того, как впервые обнаружили грибковые споры в своей колонии, но до того, как у муравьев, подвергшихся воздействию грибка, появились признаки болезни.

Чтобы измерить реакцию муравьев на попадание болезни в их колонию, исследователи применили споры грибов непосредственно к подмножеству муравьев-фуражиров, которые регулярно покидают колонию. У фуражиров больше всего шансов случайно столкнуться со спорами грибков, когда они ищут пищу, так что этот подход имитировал естественный способ появления грибка. Затем поведенческие реакции муравьев в 11 зараженных грибком колониях сравнили с тем же числом контрольных колоний, где фуражирам нанесли безвредный стерильный раствор. Муравьи в грибковых колониях продемонстрировали быстрое и стратегическое социальное дистанцирование. В течение 24 часов эти муравьи-фуражиры самоизолировались и стали проводить больше времени вдали от колонии, чем фуражиры, получившие контрольную обработку.

Здоровые муравьи в колониях, подвергнутых воздействию грибка, также сильно снизили свое социальное взаимодействие, но то, как конкретно они это делали, зависело от их роли. Неинфицированные фуражиры, которые часто взаимодействуют с другими фуражирами, которые могут переносить болезни, держались на расстоянии от колонии во время болезни. Это позволяет им не подвернуть непреднамеренно риску репродуктивно ценных членов колонии (королеву и «кормилиц», которые заботятся о выводке). Кормилицы также приняли меры, переместив выводок дальше внутрь гнезда и дальше от фуражиров. Сигналы, которые муравьи используют для обнаружения и быстрого реагирования на воздействие грибка, до сих пор неизвестны, но это стратегическое социальное дистанцирование было настолько эффективным, что все королевы и большинство кормилиц из колоний исследования остались в живых в конце экспериментальных вспышек заболевания.

Садовые муравьи защищают наиболее ценных членов своей колонии, а некоторые птицы используют другую стратегию, возможно, руководствуясь силой собственных иммунных реакций и устойчивостью к инфекции. Максин Зильберберг и ее коллеги поместили зябликов в трех соседних клетках. В одной крайней клетке была здоровая птица, в другой — зяблик, который казался больным. (Он получил инъекцию, которая сделала его вялым.) Наблюдая за количеством времени, которое птица из центральной клетки провела на каждой стороне, исследователи пришли к выводу, что зяблики обычно избегают птиц, которые кажутся больными, но степень избегания варьируется в зависимости от силы собственной иммунной системы. Птицы с более высоким уровнем антител в крови и белком, который может сигнализировать о более широкой иммунной активации, избегали больных меньше. А птицы с более низким уровнем иммунитета — сильнее.

Аналогичная картина была обнаружена у гуппи, пораженных заразным и изнуряющим червем Gyrodactylus turnbulli. В работе, опубликованной в 2019 году в журнале «Biology Letters», Джессика Стивенсон из Университета Питтсбурга поместила гуппи, у которых еще не было червей, в центральный аквариум, окруженный двумя другими аквариумами. Один из них был пуст, а в другом была группа из трех гуппи, которые представляли потенциальный риск заражения. Многие гуппи предпочитали сторону аквариума рядом с другими сородичами, как и ожидалось для социального вида. Но некоторые мужские особи активно избегали стенок аквариума рядом с другими рыбками, и позднее было показано, что они оказались очень восприимчивыми к заражению червями. Вероятно, благодаря эволюции сильнее всего выражают дистанцирующее поведение те, кто подвергается самому высокому риску.

Узы, которые их связывают

Стратегическое социальное дистанцирование иногда означает сохранение определенных социальных связей, даже если они повышают риск заболевания. Мандрилы, очень социальные приматы с красочными мордочками, используют такой подход. Они живут группами от десятков до сотен особей в тропических лесах экваториальной Африки. Группы обычно состоят из нескольких членов семьи, которые часто проводят друг другу чистку — это улучшает гигиену и укрепляет социальные связи. Но они корректируют свое поведение, чтобы избежать заразных сородичей, отметил Клеманс Пуарот и его коллеги в журнале Science Advances. Ученые наблюдали ежедневное взаимодействие мандрилов в парке в Габоне и периодически брали фекальные пробы, чтобы узнать, какие животные сильно заражены кишечными паразитами. Другие мандрилы активно избегали чистить их. Мандрилы могли определять инфекционный статус, основываясь только на запахе: животным демонстрировали два бамбуковых стебля, испачканных фекалиями, и мандрилы активно избегали того стебля с фекалиями, где было множество паразитов.

И все же, сталкиваясь с угрозой заражения, мандрилы иногда отказываются от социального дистанцирования. В еще одном исследовании Пуарота мандрилы продолжали ухаживать за некоторыми близкими родственниками, у которых был высокий уровень паразитов, даже когда дистанцировались от других зараженных членов группы. В публикации в журнале Biology Letters за 2020 год исследователи утверждают, что поддержание сильных и безусловных альянсов с определенными родственниками может принести многочисленные долгосрочные преимущества у нечеловеческих приматов, как и у людей. Самки мандрилов с наиболее сильными социальными связями начинают размножаться раньше и могут произвести больше потомства в течение жизни. Такие эволюционные достижения, связанные с поддержанием социальных связей, могут стоить риска потенциального заражения.

Социальные связи некоторых животных, живущих в группе, могут быть настолько важными, что избегание не одобряется, даже когда сородичи явно больны. Например, работа, проведенная Бонни М. Фэрбенкс и опубликованная в 2015 году в Behavioral Ecology and Sociobiology, показала, что полосатые мангусты не избегают членов группы, даже если у них проявляются явные признаки заболевания. Полосатые мангусты — очень социальный вид, обитающий в Африке к югу от Сахары. Они живут в стабильных группах до 40 особей — членов семьи и не родственников. Члены группы тесно взаимодействуют — спят друг на друге и делают друг другу чистку.

Кэтлин А. Александер из Политехнического университета Вирджинии, еще один автор статьи, первой заметила, что многие мангусты в ее учебном районе в Ботсване заметно болеют новой формой туберкулеза, которая убивает их за несколько месяцев. Затем Фэйрбенкс несколько месяцев наблюдала за шестью стаями, пострадавшими от этой болезни, обращая внимание на все социальные взаимодействия между членами стаи. Удивительно, но здоровые мангусты продолжали тесно взаимодействовать с явно больными. Они ухаживали за ними в той же степени, в которой ухаживали за здоровыми сородичами, хотя больные мангусты гораздо реже отвечали взаимностью. В тех видах, где тесное сотрудничество с сородичами ради охоты и защиты жизненно важно, социальное дистанцирование от больных не приживается.

Следуя примеру природы

Как и другие животные, у людей долгая эволюционная история с инфекционными заболеваниями. Многие из наших собственных форм поведенческого иммунитета, такие как чувство отвращения к грязи или многолюдной обстановке, вероятно, возникли в результате этой истории. Но у современных людей, в отличие от других животных, есть много преимуществ при столкновении с заразой. Например, мы можем сообщить об угрозе заболевания всему миру в одно мгновение. Это позволяет нам установить социальное дистанцирование до того, как болезнь появится в нашем местном сообществе — тактика, которая спасла много жизней. У нас есть передовые платформы цифровой связи, от электронной почты до групповых видеочатов, которые позволяют поддерживать социальные связи, сохраняя физическую дистанцию. Другие животные теряют социальные связи, находясь на расстоянии друг от друга. Но, пожалуй, самое большое преимущество человека — это способность разрабатывать сложные инструменты, например, вакцины, которые предотвращают заболевание без необходимости круто изменять поведение. Вакцинация позволяет нам вести насыщенную, интерактивную социальную жизнь, несмотря на такие заразные заболевания, как полиомиелит и корь, которые в противном случае могли бы нас уничтожить.

Когда нужно остановить распространение новой болезни, такой как COVID-19, мы, люди, находимся в той же лодке, что и другие животные. Как и в природе, лучшие инструменты для нас, пока не появится вакцина или методы лечения — это проверенные способы поведения, то есть социальное дистанцирование. Но как и другие животные, мы должны подходить к этому стратегически. Как и мандрилы или муравьи, мы можем поддерживать самые важные социальные взаимодействия и дистанцироваться от тех, кто наиболее уязвим и кого мы можем ненамеренно заразить. Успех карибских лангустов в борьбе с разрушительным вирусом показывает, что краткосрочные издержки социального дистанцирования имеют долгосрочные выгоды для выживания. Каким бы неестественным это ни казалось, важно следовать за природой.

Источник