它们是收集头骨的蚂蚁。现在我们知道了如何以及为何。

本文最初发表于2018年11月16日。

60年来，科学家们一直在观察佛罗里达的一种本土蚂蚁——弓背蚁（Formica archboldi），它们记录了一些……奇怪的现象。这些蚂蚁的地下巢穴里散落着头骨和其他身体部位，主要是夹颚蚂蚁（Odontomachus）的。夹颚蚂蚁是可怕的掠食者。而弓背蚁（F. archboldi）不是。那么，这到底是怎么回事？一项新的研究解开了这个谜团——但也发现了更令人惊讶的怪事。

[为赶时间的人更新：这些收集头骨的蚂蚁似乎是夹颚蚂蚁的猎物专家，这很不寻常。它们似乎有更有效的方法来制服夹颚蚂蚁。一旦被制服，它们就会把夹颚蚂蚁带回巢穴并肢解，当作猎物对待。它们不吃头，所以头就被留下了。这并不是研究者在研究中报告的最有趣的事情，但不管怎样。]

在地球上大约15,000种蚂蚁中，相对较少的是猎物专家。尽管已有记录显示有以千足虫和白蚁为食的情况，但大多数蚂蚁在食物选择上都是杂食性的。然而，在蚂蚁巢穴中发现大量被砍下的头骨确实会让研究人员对此事产生好奇。

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目前还没有关于收集头骨蚂蚁和夹颚蚂蚁在野外捕食关系的记录。但昆虫学家推测，弓背蚁（F. archboldi）可能只是夹颚蚂蚁的猎物专家，这在其通常是杂食性的亚科中是极为罕见的。

特别奇怪的是，攻击夹颚蚂蚁并不是件容易的事。夹颚属（Odontomachus）的蚂蚁拥有弹簧状的下颚，它们既用于防御，也用于捕捉猎物，每秒钟可以攻击超过41次。就像“恶魔海盗罗伯茨”一样，它们可不是好惹的。

佛罗里达的头骨收集蚂蚁：一个令人费解的发现

为了了解弓背蚁（F. archboldi）不同寻常的巢穴装饰美学，本研究的作者、来自北卡罗来纳自然科学博物馆的Adrian Smith前往佛罗里达。在那里，他从三个不同的地点收集了弓背蚁（Formica archboldi）和邻近的夹颚蚂蚁（Odontomachus）的样本。

研究中采集了两种与头骨收集蚂蚁近距离共存的夹颚蚂蚁。Smith发现，头骨收集型弓背蚁（F. archboldi）的某种生化特征与同一地点的夹颚蚂蚁（Odontomachus）的生化特征非常吻合。

蚂蚁，就像所有昆虫一样，身体表面覆盖着一层称为角质碳氢化合物的蜡质。这种蜡质最初可能是为了防止动物脱水而进化出来的。然而，随着时间的推移，许多昆虫已经开始利用这种蜡质进行交流，例如区分繁殖状态。

然而，角质碳氢化合物的特定化学信号在物种之间差异很大，有时甚至在同一物种内部也会有差异，尽管在蚂蚁中，种内差异被认为是罕见的。例如：从芬兰到不列颠群岛，弓背蚁（Formica）物种的角质碳氢化合物谱系变化很小。

夹颚式碳氢化合物谱系

然而，以往对夹颚蚂蚁的研究表明，在属和特定物种内部，角质碳氢化合物的谱系可能存在差异。例如，这些谱系可用于区分巢穴伙伴和外来者。佛罗里达的夹颚蚂蚁（O. brunneus），是与弓背蚁（Formica archboldi）重叠最多的夹颚蚂蚁（Odontomachus）物种，其群体间的碳氢化合物谱系存在很大的变异性。

Smith发现，他收集的这些喜欢头骨的弓背蚁（F. archboldi）的碳氢化合物谱系不仅与夹颚蚂蚁（Odontomachus）的非常相似，而且这些化学信号在不同地点之间也存在差异，模仿了在同一地点夹颚蚂蚁（O. brunneus）之间所见的变异。换句话说，在不同群体之间，弓背蚁（F. archboldi）的化学“名片”与其邻近的夹颚蚂蚁（Odontomachus）的相似度，远高于其自身物种的其他群体。

不要以为是相似的环境或饮食导致了相似的化学成分。Smith发现，即使在实验室里生活了几个月，弓背蚁（F. archboldi）的角质碳氢化合物谱系仍然保持着夹颚蚂蚁的特征。

为了测试这种化学特征可能带来的优势，并找出这是否解释了为什么头骨收集蚂蚁的巢穴里堆积了那么多夹颚蚂蚁的头骨，Smith搭建了一个类似蚂蚁“角斗场”的实验装置。

头骨收集蚂蚁作为猎物专家

在一系列比赛中，Smith将一只活的夹颚蚂蚁和一只活的弓背蚁（F. archboldi）或弓背蚁（F. pallidefulva，后者也与同一种夹颚蚂蚁（Odontomachus）共享领地，但与夹颚蚂蚁没有已知关联）配对。这些昆虫被放置在一个“28毫米测试区域”内，随后它们的“攻击性互动”被高速摄像机记录下来。然而，在争斗结束后，蚂蚁立即被分开。

Smith发现，在10次比赛中，弓背蚁（F. pallidefulva）成功地击败了夹颚蚂蚁，后者在竞技场上无法行走，但并未完全被制服。

然而，弓背蚁（F. archboldi）的情况有所不同：在10次比赛中，有10次夹颚蚂蚁在竞技场上无法行走，并且在其中7场比赛中，夹颚蚂蚁被完全制服。

如果你想象的是蚂蚁互相撕咬，请等等。比赛的目的不是这个。这两种弓背蚁（Formica）都使用蚁酸喷雾来制服猎物，也用作防御。喷雾的化学成分对这两种蚂蚁都是相同的，所以弓背蚁（F. archboldi）的强大并非源于使用了某种额外的强效配方。Smith认为，弓背蚁（F. archboldi）可能只是喷射得更有效率，尽管还需要更多的研究。

在另一项实验中，当提供新鲜冷冻杀死并解冻的夹颚蚂蚁（模拟被制服的蚂蚁）时，弓背蚁（F. archboldi）会很高兴地将昆虫带回巢穴，斩首并当作猎物对待。这种行为解释了为什么它们的巢穴里会发现这么多夹颚蚂蚁的头骨。再加上它们更有效地制服夹颚蚂蚁的能力，这进一步支持了头骨收集蚂蚁是罕见的猎物专家的观点。

头骨收集蚂蚁与夹颚蚂蚁的互动总结

大问题来了：弓背蚁（F. archboldi）和夹颚蚂蚁（Odontomachus）之间独特的、高度匹配的碳氢化合物谱系，在Smith发现的这种潜在的捕食关系中扮演着怎样的角色？科学家们确实在自然界中看到了这种化学拟态，最典型的是寄主-寄生虫关系。然而，目前没有证据表明弓背蚁（F. archboldi）和夹颚蚂蚁（Odontomachus）之间存在这种关系。

在Smith的研究中，他没有发现任何迹象表明具有相同的碳氢化合物谱系会影响头骨收集蚂蚁或夹颚蚂蚁的行为。他在实验中使用了匹配和不匹配的谱系，但报告称蚂蚁的互动方式没有差异。然而，他并未排除可能存在由于实验设计不足而未能捕捉到的细微差异的可能性。

Smith确实认为，物种间的碳氢化合物谱系相似性以及群体特异性变异，表明弓背蚁（Formica archboldi）和夹颚蚂蚁（Odontomachus）长期共存，并且弓背蚁（F. archboldi）为了获得某种选择性优势而进化出了这种不寻常的性状。他指出，寄生虫可能起作用，但不是以你可能认为的方式。

另一种蚂蚁——副额叶蚂蚁（Polyergus oligergus）——是弓背蚁（F. archboldi）的社会寄生虫，Smith认为头骨收集蚂蚁可能进化出了模仿夹颚蚂蚁（Odontomachus）的特征，以便从它们自己烦人的寄生虫那里获得“化学伪装”。然而，要证实这一观点，需要对这三种蚂蚁的互动方式进行更深入的研究，而这远远超出了当前研究的范围。

该研究成果今日发表在《社会昆虫学》杂志上。