Wondverzorgende mieren

Afrikaanse Matabele-mieren (Megaponera analis) jagen vrijwel uitsluitend op termieten. Dat is niet zonder gevaar. Termietensoldaten verdedigen zich met krachtige kaken, waardoor de mieren tijdens de jacht regelmatig gewond raken. Soms verliezen ze daarbij zelfs een poot. Via zo’n open wond kunnen bacteriën het lichaam binnendringen en een ernstige infectie veroorzaken.

Onderzoekers van onder andere de universiteiten van Würzburg en Lausanne ontdekten dat andere mieren uit het nest hun gewonde soortgenoten verzorgen. Hun onderzoek verscheen in december 2023 in Nature Communications. Bij een geïnfecteerde wond gaan ze nog een stap verder: ze brengen stoffen aan die de groei van bacteriën remmen.

Een gevaarlijke wondbacterie

Om te onderzoeken wat er bij zo’n infectie gebeurt, maakten de onderzoekers kleine wondjes bij de mieren. Een deel van deze wonden werd blootgesteld aan bacteriën uit de bodem.

Bij geïnfecteerde mieren nam de hoeveelheid bacteriën snel toe. Een belangrijke boosdoener bleek Pseudomonas aeruginosa. Deze bacterie veroorzaakte ernstige infecties bij de mieren. Ook bij mensen kan P. aeruginosa moeilijk behandelbare wondinfecties veroorzaken en sommige stammen zijn resistent tegen antibiotica.

Het verschil tussen verzorgde en niet-verzorgde mieren was groot. Van de geïnfecteerde mieren die alleen werden gehouden, stierf 93 procent binnen 36 uur. Wanneer de mieren teruggingen naar hun nestgenoten, stierf slechts 8 procent.  Bij deze verzorgde mieren nam de hoeveelheid Pseudomonas bovendien nauwelijks verder toe.

Hoe herkennen mieren een geïnfecteerde wond?

Een van de opvallendste ontdekkingen is dat mieren lijken te kunnen herkennen wanneer de wond van een soortgenoot geïnfecteerd is.

Op het lichaam van een mier zitten stoffen die samen een soort chemische geur vormen. Mieren gebruiken zulke geuren om informatie over elkaar te krijgen. De onderzoekers ontdekten dat deze geur verandert wanneer een wond geïnfecteerd raakt.

Andere mieren uit het nest lijken die verandering op te merken. Mieren met een geïnfecteerde wond werden vaker verzorgd dan mieren met een niet-geïnfecteerde wond.

Een natuurlijk middel tegen bacteriën

Voor die behandeling gebruiken de mieren vloeistof uit de metapleurale klier, een speciale klier aan de achterkant van hun borstkas.

Een verzorgende mier maakt de wond eerst schoon met haar monddelen. Daarna verzamelt ze vloeistof uit haar eigen metapleurale klier of uit die van de gewonde mier. Vervolgens brengt ze deze vloeistof rechtstreeks op de wond aan.

Dat deze vloeistof belangrijk is, bleek uit een apart experiment. De onderzoekers blokkeerden bij een aantal mieren de opening van de metapleurale klier, waardoor de vloeistof niet meer voor de wondbehandeling kon worden gebruikt.

Bij geïnfecteerde mieren zonder toegang tot de klier stierf 100 procent binnen 36 uur. Wanneer de mieren het kliersecreet wel konden gebruiken, lag de sterfte in dat experiment op 33 procent.

De onderzoekers testten de vloeistof ook rechtstreeks tegen Pseudomonas aeruginosa. Ze voegden het kliersecreet toe aan een bacteriekweek en zagen dat de groei van de bacterie met meer dan 25 procent afnam. Dit bevestigt dat de vloeistof zelf een antibacteriële werking heeft.

Meer dan honderd verschillende stoffen

Toen de onderzoekers de vloeistof uit de metapleurale klier verder analyseerden, bleek deze opvallend complex.

Ze vonden 41 verschillende eiwitten en 112 organische stoffen. Een aantal daarvan lijkt op stoffen waarvan al bekend is dat ze bacteriën of schimmels kunnen remmen.

Ook vonden de onderzoekers 35 alkaloïden en 14 organische zuren. Die zuren vormden samen ongeveer de helft van de vloeistof. Ze zorgen waarschijnlijk voor een zure omgeving waarin veel bacteriën minder goed kunnen groeien.

Van een aantal eiwitten weten onderzoekers nog niet precies wat ze doen. Juist die onbekende stoffen zijn interessant voor vervolgonderzoek.

Interessant voor de wondzorg?

Voor de wondzorg is vooral interessant dat de mieren een infectie niet alleen herkennen, maar daar ook gericht op reageren met een mengsel van verschillende antimicrobiële stoffen. Daarmee weten ze zelfs een infectie met Pseudomonas aeruginosa sterk onder controle te houden.

Juist de samenstelling van dat kliersecreet roept nieuwe vragen op. Welke van de meer dan honderd stoffen zijn verantwoordelijk voor de antibacteriële werking? Werken sommige stoffen misschien samen? En zitten er verbindingen tussen die ook tegen antibioticaresistente bacteriën werkzaam kunnen zijn?

De onderzoekers willen deze stoffen daarom verder identificeren en onderzoeken. Het is nog veel te vroeg om te spreken van een nieuwe behandeling voor mensen, maar de metapleurale klier van de Matabele-mier kan wel een interessante bron zijn in de zoektocht naar nieuwe antimicrobiële stoffen en antibiotica.

Bron: Frank ET, Kesner L, Liberti J, et al. Targeted treatment of injured nestmates with antimicrobial compounds in an ant society. Nature Communications. 2023;14:8446.