1907年,阿根廷蚂蚁 (Linepithema humile) 通过一艘货船抵达洛杉矶。在抵达后的短短几年内,这些六条腿的偷渡者形成了一个庞大的单一蚁群——被称为超级群落——它从墨西哥边境以南一直延伸到旧金山,贯穿加利福尼亚州。
上个世纪大量喷洒杀虫剂并没有减少蚂蚁的数量——L. humile的侵扰是南加州害虫防治电话中最常见的原因。阿根廷蚂蚁对加州沿海地区的占领,标志着当地原生生态系统的微小变化。由于本土蚂蚁被取代,海岸角蜥 (Phrynosoma coronatum) 的种群数量近年来急剧下降,而蜥蜴依赖这些本土蚂蚁为食。柑橘种植者需要越来越多的杀虫剂来应对不断增加的蚜虫、介壳虫和其他害虫,而阿根廷蚂蚁会积极保护这些害虫,以换取它们产生的甜蜜露。
为了更好地了解和帮助对抗蚂蚁,由加州大学伯克利分校的尼尔·津津伊领导的一组研究人员对L. humile的基因组进行了测序。研究结果于1月31日发表在
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津津伊说:“越来越多的研究小组正在关注阿根廷蚂蚁,因为它们造成了农业问题。我们的主要目标之一是为研究阿根廷蚂蚁生物学的科学家群体提供一个大型资源。”
津津伊和同事发现,大量的化学受体基因使蚂蚁能够识别和处理不同的环境化学线索。 阿根廷蚂蚁拥有367个此类基因,而蜜蜂为174个,蚊子为79个。所有蚂蚁主要通过触角“嗅闻”环境中不同的化学物质进行交流。津津伊说,通过识别化学物质及其传递的信息,研究人员或许能够扰乱阿根廷蚂蚁的正常行为。
津津伊说:“我们对这些化学物质调节的行为过程了解很多,我们也对这些化学物质本身了解很多,但我们对这两者之间的缺失环节知之甚少。”
对DNA进行测序是一回事;弄清楚如何利用这些知识来阻止蚂蚁的蔓延是另一回事。 2009年发表在
Insectes Sociaux 上的一篇论文发现,来自加利福尼亚州、欧洲和日本的阿根廷蚂蚁形成了一个全球超级群落。阿根廷蚂蚁在它们的南美洲家园中具有很强的领土意识。邻近的蚁群经常为了食物和筑巢空间而互相争斗。这些频繁的争斗有助于控制蚂蚁的数量。但是,入侵新地点的邻近阿根廷蚂蚁群落通常会并肩生活,几乎没有发生冲突,因此没有种内机制来控制种群数量。
加州大学圣地亚哥分校的生态学家大卫·霍尔威说:“如果你从这些地点中的任何一个地方取出蚂蚁,它们都不会打架。它们的互动就像是同巢伴侣。如果你从其他一些超级群落中取出阿根廷蚂蚁,它们会非常激烈地战斗。”
适应性强的街头硬汉
然而,这些超级群落只是L. humile成功的其中一个方面。津津伊和同事发现了一组基因,这些基因使蚂蚁能够食用各种食物。这些基因使蚂蚁能够代谢常见于不熟悉食物中的毒素。多年的进化磨练了这种入侵者在各种栖息地安家的能力,从阿根廷的拉普拉塔盆地到洛杉矶的水泥丛林,再到加州圣华金谷的绿色牧场。它们家乡的巴拉那河频繁的洪水使得蚂蚁随着时间的推移适应了入侵受扰动的栖息地,并且很容易移动它们的巢穴。
L. humile不仅对邻近的阿根廷蚂蚁群落表现出攻击性,而且对任何蚂蚁物种都表现出攻击性。阿根廷蚂蚁迅速地在其入侵的栖息地中超越了本地蚂蚁。通常,未受干扰的环境可能会容纳 10 种以上的蚂蚁物种,而包括阿根廷蚂蚁的地区则无法容纳其他物种。
霍尔威说,把阿根廷蚂蚁想象成一个搬到美国小镇的城市街头硬汉。这个孩子需要大城市的傲慢才能在险恶的街道上生存,但如果他搬到一个温顺的小镇,他不会失去这种傲慢。在城市环境中学习到的攻击性和街头智慧使这个移民能够建立一个庞大的犯罪团伙并接管城镇。
未来会怎样
尽管阿根廷蚂蚁对加州柑橘园中使用的一些杀虫剂敏感,但这些化学物质对它们的影响不大。它们的数量太多了,而且它们的超级群落跨越的范围太广了。在一个家庭或田地中消灭蚂蚁是暂时的,这仅意味着它在不久的将来会被再次入侵。
从生态角度来看,大规模使用杀虫剂也不是最好的选择。有毒化学物质会进入饮用水,更不用说河流和海洋了。霍尔威的实验室现在正在寻找蚂蚁的本地寄生虫和疾病,这些寄生虫和疾病有助于控制L. humile在本地栖息地的数量。将这些细菌引入蚂蚁的新家园可能会开始控制它们的数量。
津津伊本人希望利用新的遗传数据来确定阿根廷蚂蚁如何使用化学物质来为其他蚂蚁铺设跟随的路径。他还希望确定L. humile如何学会识别同巢伴侣。如果津津伊能够了解识别蚁群的化学特征,他就可以尝试扰乱这一过程。
加州大学河滨分校的昆虫学家莱斯·格林伯格(未参与此项研究)说:“如果从大规模上,我们可以减少这些本地蚂蚁的影响,使它们只成为一种次要的害虫,我们会很高兴。一旦它们建立起来,就可能不可能根除它们了。”