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生命的信号——蚂蚁利用化学信息避免被破坏

探索阿根廷蚂蚁的化学信号如何区分生死,并影响它们的“食尸行为”。

作者:Ed Yong
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我们通过生命迹象的消失来辨认死者——没有运动、反应、脉搏、脑活动等。而阿根廷蚂蚁也是如此,但它的信号是化学的。在其一生中,蚂蚁会利用皮肤上的化学物质自动向同伴发出信号,“我还活着,别把我扔出去。”当它死亡时,这些“生命的化学物质”会逐渐消失,它们的身体就会被驱逐出巢穴。

像蚂蚁和蜜蜂这样的社会性昆虫对它们的群体整洁非常讲究。如果任何个体死亡,它们会被迅速移走,并被丢弃在巢穴的某个垃圾堆中。这种行为被称为“食尸行为”(字面意思是“移动死者”),它可以保护剩余的群体免受任何可能杀死其前同事的寄生虫或疾病的侵害。

科学家们长期以来一直认为,蚂蚁和蜜蜂通过嗅闻腐烂尸体散发出的脂肪酸等化学物质来识别死亡的个体。但这种理论存在一个致命的缺陷——蚂蚁会在尸体开始腐烂、腐烂的化学信号出现之前很久就处理掉同伴的尸体。

来自加州大学河滨分校的Dong-Hwan Choe发现它们是如何做到的。在其一生中,阿根廷蚂蚁身上就已经覆盖着通常会让它们被无情地丢进垃圾堆的化学物质。它们在群体中的停留取决于其他能够掩盖或抵消这些信号的物质——分子通行证,允许它们留在巢穴里。这些生命信号在蚂蚁死亡后会迅速消失,暴露出其下方的死亡信号。

Choe发现,死亡一小时或更长时间的蚂蚁身上有一些特别之处。如果他将这些尸体丢进巢穴入口,它们会在三分钟内被移走,而刚被杀死的新鲜蚂蚁则需要花费三倍的时间才能被清理。如果Choe用从死蚂蚁身上提取的化学提取物涂抹活的蛹,它们会被丢弃而不是被带回巢穴的安全地带,但同样,如果提取物是来自刚被杀死的新鲜蚂蚁,这个技巧就无效了。

Choe在死蚂蚁的外壳(角质层)中寻找死亡一小时内会消失的化学物质。他发现了两种——长梗烯醛(dolichodial)和蚂蚁醇(iridomyrmecin)。这两种化学物质都容易挥发,在玻璃片上会在一小时内消失。蚂蚁的角质层也是如此。当蚂蚁活着时,它们会不断地从尾部的腺体分泌这些化学物质,它们的角质层也富含这些物质。死亡后十分钟内,这些含量会减半,四十分钟后则不留一丝痕迹。

长梗烯醛和蚂蚁醇会阻断工蚁移动其他蚂蚁的自然本能。当Choe将它们涂抹在蛹上时,工蚁常常会忽略它们。Choe发现另一组物质,特别是甘油三酯,则起到相反的作用,它们会刺激工蚁 agresivně 咬住蛹并将其拖到垃圾堆。即使是从活蚂蚁身上提取的甘油三酯也能刺激这种行为。

这意味着,在它们的一生中,蚂蚁携带的化学物质本会引起其他工蚁将它们丢弃,但如果不是被长梗烯醛和蚂蚁醇所覆盖,它们就会被丢弃。这两种物质使得活着的蚂蚁能够不受干扰地履行它们的职责。它们的消失是提醒其他工蚁它们的同伴已经“翘辫子”的信号。

Choe认为这种策略很普遍,因为许多其他种类的蚂蚁也从同一腺体分泌相关的化学物质。这是一个聪明的系统,使得蚂蚁很难将活着的同伴误认为死者。它也使得它们能够非常迅速地清除死去的同伴,远在它们开始腐烂之前,这对群体有利。工蚁的尸体常常会充斥着感染,这些感染很容易在潮湿、温暖的巢穴的狭窄空间内传播。这些疾病构成了一种真实的危险,需要迅速处理。

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然而,其他动物却劫持了这些通讯线路。寄生蜂 *Alloxysta brevis* 会在蚂蚁守护的蚜虫体内产卵,但它通过用模仿蚂蚁醇的化学物质涂抹自己的颚部来欺骗这些保镖。它利用蚂蚁自身的化学信号来阻止它们攻击或驱逐它。

参考文献:PNAS 本周将发表 DOI: 10.1073_pnas.0901270106

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