马塔贝勒蚁巧救伙伴
2024-07-15 00:00:00李忠东
科学24小时 2024年7期
在非洲撒哈拉沙漠以南地区，生活着一种名为“马塔贝勒蚁”的蚂蚁。这个名字源于非洲祖鲁族中一个勇猛善战的部落——马塔贝勒部落，在当地语言中的意思是“手持长盾的战士”，可见这种蚂蚁强劲的攻击力。马塔贝勒蚁是一种大型猛蚁，黑色，具有较强的毒性。以蚂蚁的身形标准来说，它们的体形异乎寻常的大，包裹在一层厚重的骨骼里。马塔贝勒蚁专门以白蚁为食，不必像其他蚂蚁那样每天为了食物四处奔波。
对于马塔贝勒蚁而言，肥美多汁的白蚁是绝佳的蛋白质来源。但白蚁不会坐以待毙，而是进化出了奇特的防御方式。例如，扭白蚁的兵蚁的口器不是剪刀，而是扭曲的“铁丝”，可以在口器闭合时将敌人瞬间弹飞；乳白蚁能够分泌黏液，粘住敌人；象白蚁从头部喷射出特别的黏液分泌物，在裹住敌人后立刻风干，形成“裹尸袋”，让掠食者窒息致死。
为了生存，大部分白蚁不再像以前那样居无定所，追逐朽木，而是构筑起了固定的巢穴，哺育幼虫。例如，大白蚁构建的巢穴高大坚固，易守难攻，即使像马塔贝勒蚁这种大型猛蚁也无可奈何。
进化出“开关”机制
在非洲，马塔贝勒蚁突袭白蚁巢穴是最引人注目的野生动物奇观之一。即便只是一列行进中搜寻白蚁的马塔贝勒蚁队伍，也值得游客前去观看。马塔贝勒蚁突袭的目的并不是占据白蚁巢穴，而是寻找白蚁的尸体，尤其是那些在战斗中丧生的白蚁。对于马塔贝勒蚁来说，突袭就是一次狩猎行动。
为了获取白蚁这种唯一钟爱的食物，马塔贝勒蚁每天对白蚁巢穴发起2～4次袭击，每次袭击持续一个小时左右。开战后，它们凭借庞大的数量和令白蚁痛苦的蜇咬势不可当。
马塔贝勒蚁很讲究进攻策略，绝不逞匹夫之勇。突袭行动始于一只侦察蚁发现一座白蚁蚁丘，它会仔细检查蚁丘，寻找入口或者一条偶然出现的裂缝，以便接近白蚁。如果成功找到了，那么，侦察蚁会以最快的速度沿直线一路跑回自己的巢穴，沿途利用身体留下化学痕迹。马塔贝勒蚁之间主要通过信息素和化学信号进行交流。
在接下来的60～180秒内，一支由200～500只马塔贝勒蚁组成的精锐部队迅速集结，踏上征途。它们由侦察蚁带路，避开防御严密的蚁丘，一路跑到蚁丘的裂缝处并蜂拥而入。马塔贝勒蚁并不像大多数蚂蚁种类进攻时那样磨磨蹭蹭，四处跑动，偶尔还返回自己的巢穴，而是孤注一掷，杀死并收集死去的白蚁兵蚁，以及少量偶遇的普通工蚁。班师回巢时，一只马塔贝勒工蚁通常可以携带多达10具白蚁的尸体。
面对入侵的马塔贝勒蚁，白蚁奋起反击，用进化出的防御方式拼命抵抗。在每天多次“取餐”的突袭行动中，死伤的马塔贝勒蚁不在少数，要么腿断了，要么触须掉了。令人惊讶的是，马塔贝勒蚁能用很简单的方式自行判断受伤的程度。通常，它们会尝试站立并移动。如果它们能保持自身平衡，转一圈后可以回到原位，就确定自己的伤势不重，然后通过下颌腺释放信息素进行“呼救”，这种信息素由二甲基二硫和二甲基三硫两种化合物组成。闻“信”赶来的伙伴会帮助检查它们的伤势，并护送它们回家。有趣的是，一些调皮的受伤蚂蚁发现身边没有施救者时，会走最短的直线赶紧回家。但如果周围有伙伴在，那么它们竟然会故意踉踉跄跄，走路不稳，做出伤势很重的样子。
至于那些判断自己受了重伤的蚂蚁，就不会释放信息素。当有伙伴来救援时，它们会一直倒在地上疯狂移动，仿佛在表达“我真没救了”“别管我了，你们走吧”的意思。由于极其不配合，施救者无法将其带走，只得放弃。马塔贝勒蚁进化出的这种简单“开关”机制，从进化论的角度而言，有利于优胜劣汰。
“治疗液”挽救生命
当受伤的马塔贝勒蚁幸运地被送回巢穴后，治疗就开始了。巢穴中的其他蚂蚁会扮演医生的角色，用以前人们认为只有人类知道的方式治疗潜在的感染性伤口。为了方便观察，德国维尔茨堡大学的埃里克·弗兰克博士和瑞士洛桑大学的劳伦特·凯勒教授领导的研究团队给马塔贝勒蚁涂上颜料，利用红外摄像头观察黑黢黢的蚁穴。他们发现通常有4～5只蚂蚁围在伤者周围，用下颚抓住它的受损肢体，并用前腿将其固定，轮流舔舐受伤的部位，一次舔舐2～3分钟。严格来讲，蚂蚁没有“舌头”，但是嘴巴周围有类似手指的东西。这种治疗须在受伤后的1个小时内进行，如果不及时救治，因感染造成的死亡率可达80%。但通过治疗，死亡率可降低至10%。
在进行治疗的时候，马塔贝勒蚁把从自己或受伤同伴的胸部后部的口袋状腺体（后胸膜腺）中分泌的“治疗液”，舔涂在受感染的伤口上，以达到抗菌的目的。科学家在“治疗液”中发现了100多种化学成分和41种蛋白质。其中大约一半已经证明具有抗菌或促使伤口愈合的作用。
研究人员表示，这种疗法非常有效。即使痊愈的受伤蚂蚁失去了一条腿或两条腿，还能适应五条腿或四条腿的运动。它们的跑步速度与健康蚂蚁不相上下，能够再次执行群体任务，参加袭击白蚁的战斗。马塔贝勒蚁是迄今已知的唯一对受伤个体表现出救治行为的无脊椎动物物种，截至目前，这种行为在无脊椎动物界是独一无二的。
不久前，凯勒教授领导的研究团队在《自然·通讯》杂志上报道了他们的重要发现：马塔贝勒蚁已经发展出一个复杂的医疗系统，能够区分未感染的部位和感染的伤口，并用它们自身产生的抗生素有效地治疗感染的伤口。对此，弗兰克博士介绍道：“与维尔茨堡大学教授托马斯·施米特合作的化学分析显示，由于伤口感染，蚂蚁角质层的碳氢化合物分布会发生改变。马塔贝勒蚁能够识别这种变化，并据此诊断受伤同伴的感染状况。” 他表示：“除了人类，尚未发现其他生物能对伤口进行如此复杂的医学处理。在这方面，马塔贝勒蚁真的是绝无仅有。”下一步，该研究团队计划与化学研究小组合作，识别和分析马塔贝勒蚁使用的“治疗液”的抗菌化学成分。与此同时，他们还将探索其他蚂蚁物种和其他群居动物的伤口护理行为。
此外，凯勒教授还指出：“上述发现具有医学意义。马塔贝勒蚁伤口中的主要病原体——铜绿假单胞菌，又称‘绿脓杆菌’，是导致人类感染的主要病原菌之一。比如，引起中耳炎、肺炎、泌尿系统炎症以及血液感染。铜绿假单胞菌的有些菌株对抗生素具有耐药性，这可能会启发人们发现新的可以用于人类的抗生素。”
完善的救助机制
许多动物都能自我治疗，这种现象被称为“动物自我医疗”。当狗受伤时，会不停地用舌头舔舐自己的伤口，慢慢地便会痊愈，因为狗的唾液中含有能杀死细菌、促进血液凝固、加速新皮肤形成的物质。贪嘴的野猫吃坏了肚子后，会去找一种名为“藜芦”的植物，然后将其吃下去。这种植物含有一种叫作“乙醇苯甲酸”的化合物，可以刺激胃部神经，引起呕吐反应，清除肠胃里的有害物质。獾得了皮肤病后会到温泉中洗澡，用温泉中的丰富硫化氢和其他微量元素杀死皮肤上的寄生虫和细菌，从而减轻皮肤发炎和发红的症状。吐绶鸡感冒时会吃香料植物——安息香的树叶，这种树叶含有一种叫作“安息香酸”的物质，可以抑制病毒的复制，增强免疫力，缓解咳嗽和流鼻涕的症状。
对此，弗兰克博士强调道：“马塔贝勒蚁进化出了对同伴‘救死扶伤’的特性，一切都是为了群体利益。这并不意味着马塔贝勒蚁具备智慧或移情能力，其实它们的目的极其简单，就是让同伴尽快地恢复健康，以便重新投入战斗。”
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白蚁、蚂蚁大不同
有人认为，白蚁不就是“白色的蚂蚁”吗？这种观点从生物学的角度而言，是不正确的。白蚁是等翅目白蚁科的昆虫类动物，而蚂蚁是膜翅目蚁科动物，它们是两种截然不同的生物。乍一看，白蚁和蚂蚁的长相和生活习性都差不多，其实它们之间是有区别的。特别是白蚁的有翅成虫与蚂蚁的有翅成虫，在形态上就明显不同。其中，白蚁的触角呈串珠形，而蚂蚁的触角则是曲膝形。白蚁前后翅膀的形状和大小都相似，翅膀的长度比身体长；蚂蚁的前翅却比后翅大，翅膀的长度与身体差不多。从腹面看，白蚁各节的粗细几乎都相等，而蚂蚁的腰很细。
白蚁和蚂蚁虽然都属于昆虫纲，但是它们的起源却不相同。白蚁是从古老的等翅目演化而来的，其祖先是土栖的蜂类，所以它们有时也被称为“白蜂”。而蚂蚁则是从更年轻的膜翅目演化而来的，它们的祖先是食肉的胡蜂类。白蚁和蚂蚁在距今约1.4亿年前就分道扬镳了，所以这两种昆虫之间的亲缘关系并不密切。
蚂蚁在地球上存活了1亿多年，最早的蚂蚁化石出现在白垩纪。蚂蚁是地球上数量最多的昆虫，也是最成功的社会性昆虫。迄今，全世界共计发现有1.5万种蚂蚁。每年都有新的蚂蚁品种被发现，因而生物学家保守估计，全球蚂蚁的种类应该在2万种以上。
白蚁的肠道中共生了能分解木材纤维素的微生物，使它们具备了非凡的本领。其他动物吃不了的干木头，白蚁能消化和吸收。白蚁的种类很多，大多在树上、土里筑巢。其中，家白蚁在人类建筑物的木构件中筑巢，由于它们的破坏，有时房屋和家具等被蛀蚀成具有像隧道一样的无数洞孔，变得腐朽脆弱，一触即碎。为了躲避各种天敌，白蚁选择了隐蔽性的“黑暗”生活。它们的视觉退化了，群居在一起，内部也形成了“蚁后—蚁王—兵蚁—工蚁”的小社会。
