蚂蚁很整洁:当它们搬进一个新的巢箱时,它们会在第一天彻底清洁它,就像我们人类在搬进新家时拿出清洁桶一样。尽管保持巢的清洁,但在巢内使用毒药是危险的,可能会杀死未受保护的幼鸟。然而,正如奥地利科学技术研究所(IST Austria)的西尔维娅·克雷默(Sylvia Cremer)和她的团队(包括第一作者博士生克里斯托弗·拉尔(Christopher Pull)——现在是伦敦皇家霍洛威大学(RHUL)的博士后——在今天的《科学与技术》杂志上所展示的那样,包裹着蚂蚁敏感蛹的蚕茧保护它们免受任何有害影响当代生物学爱博网投领导者.
许多蚂蚁通过体内特殊的腺体产生高酸性的化学物质。很长一段时间以来,研究人员认为蚂蚁喷射这种主要由甲酸构成的毒药只是为了对抗其他蚂蚁和潜在的捕食者。但在2013年和2018年发表的两项研究中,西尔维娅·克雷默(Sylvia Cremer)和她的团队表明,蚂蚁使用酸性化学物质为被病原体污染和感染的巢穴伴侣消毒。在目前由Pull等人发表的研究中,Cremer的研究小组表明Lasius neglectus蚂蚁还会预防性地向巢穴喷洒酸性毒液,可能是为了确保巢穴在第一次入住时保持清洁。但是,考虑到这种毒药作为化学武器的双重作用,在巢穴中使用这种毒药引发了进一步的问题,正如西尔维娅·克雷默(Sylvia Cremer)所解释的那样:“蚂蚁怎么能在巢穴中喷洒这种具有攻击性的酸,同时把敏感的幼崽留在酸雾中呢?”成年蚂蚁有厚厚的皮肤(角质层)保护自己不受毒素侵害,卵有保护性的“壳”(冠状体)保护,而蛹的角质层又薄又脆弱,因此很容易受到伤害。然而,蛹的Lasius neglectus一些物种也被蚕茧覆盖,拉等人假设蚕茧可以为它们提供保护。
研究小组通过一系列实验寻找答案。首先,他们从一些蛹中取出保护性的蚕茧,发现这些裸露的蛹和包裹在蚕茧中的蛹一样单独存活。但是当他们把裸蛹和工蚁一起放进一个巢穴时,裸蛹比有茧的蛹死亡的更多。死亡人数的增加是酸性毒药的结果吗?为了验证这一点,研究人员用强力胶粘住了工蚁的毒腺。克雷默解释说:“我们通过创造不能喷洒甲酸的动物,创造了一种‘功能性淘汰’蚂蚁。”在蚂蚁无法喷洒酸的巢穴中,裸露和包裹的蛹有相同的生存机会。“所以是甲酸杀死了裸蛹,但茧中的蛹受到了保护,”克雷默总结道——我们的行为也类似:“当我们使用有害的清洁产品时,我们会戴上手套保护自己。茧的功能与防护手套类似。”
目前的研究提供了第一个在群体水平上所谓的免疫病理学的例子,这种现象也来自人类免疫系统。免疫系统经常用有毒物质对抗病原体,但与此同时,它必须限制对自身细胞的损害。因此,免疫系统面临着尽可能积极地对抗病原体的挑战,同时保护人体自身的细胞和器官免受附带损害。同样的情况也发生在蚁群层面上:它们保护蚁群中最敏感的部分,使其免受腐蚀性毒物清洁的有害副作用的影响。
这项研究还可以解释为什么有些种类的蚂蚁失去了原来的茧,而其他种类的蚂蚁却保留了茧,克里斯托弗·拉解释说:“对蚂蚁来说,造茧是昂贵的,例如,这可能意味着蛹的发育时间更长。为什么有些种类的蚂蚁有茧,而其他种类的蚂蚁却没有茧,目前还不清楚。在这里,我们展示了茧在蚂蚁发育的敏感阶段保护它们。没有茧的蚂蚁是否会用攻击性较小的化学物质来清洁巢穴,还有待观察。”
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提供的材料奥地利科学技术研究所.注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
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