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英国人有长弓,西班牙人有钢铁。黄褐色疯狂蚂蚁拥有自己强大的武器——一层保护性酸鞘——可以保护它们免受火蚁的侵害。这一发现来自本周发布的一项新研究。
黄褐色疯狂蚂蚁因其奶油糖果般的颜色和不规则的运动而得名,是最新入侵昆虫,它们蔓延到整个德克萨斯州和墨西哥湾沿岸各州,取代了在该地区肆虐的优势物种——进口红火蚁。这些微小的红棕色疯狂蚂蚁从电源插座中涌出,导致电子设备短路,随着它们在美国东南部的数量不断攀升,它们频频登上新闻头条。在某些地方,它们非常密集,以至于最初被误认为是泥土。然后它们开始移动。
随着它们数量的激增,这些蚂蚁,正式名称为Nylanderia fulva(但有时也为了纪念发现它们的德克萨斯州灭虫专家而被称为覆盆子疯狂蚂蚁),正在危害环境——更不用说人们的房屋和电子设备了。现在我们有了一个新的线索,可以解释为什么它们能够战胜以前占主导地位的火蚁:疯狂蚂蚁产生化学物质,然后摩擦到自己身上作为火蚁毒液的解毒剂。从其他蚂蚁物种的蜇针所在位置分泌出的酸性物质也兼作它们喷洒在敌人身上的化学武器,使疯狂蚂蚁能够击败原本有助于控制它们的竞争对手。
这一发现源于最初对蚂蚁异常,有时甚至令人不安的行为的一些观察。自从这些原产于阿根廷北部和巴西南部的蚂蚁在2002年首次出现在德克萨斯州以来,人们一直不清楚它们为什么能够繁荣发展。但不可否认的是,它们确实做到了。当火蚁和疯狂蚂蚁数量大致相等并争夺同一美味的蟋蟀食物时,新的研究表明,疯狂蚂蚁通常在约93%的情况下获胜。此外,许多疯狂蚂蚁的巢穴被发现在火蚁丘内部,而火蚁丘仍然是它们以前的一些居民的家园,这引起了昆虫专家的警觉,他们认为疯狂蚂蚁显然可以轻松地从它们的表亲那里夺走活跃的巢穴。
德克萨斯大学奥斯汀分校的研究员爱德华·勒布伦和他的团队于2月13日在《科学》杂志上发表了这些和其他发现。该团队敏锐的观察之一推动了他们对蚂蚁化学武器库的研究:参与过火蚁冲突的疯狂蚂蚁通常会表现出一种非常特殊的行为序列。在与火蚁发生冲突后,一只疯狂蚂蚁会用后腿和中腿站立,完全蜷缩起身体,使其腹部尖端的腺体开口接触到它的下颚,然后似乎会用力地梳理自己,沿着身体摩擦一种分泌物,显然是为了解毒毒液。勒布伦的团队决定进一步深入研究正在发生的事情。
这就是指甲油的用武之地。
为了这项工作,勒布伦在昆虫的腺体后开口处涂了一点指甲油,以阻止其分泌物排出,然后,为了创建一个对照组,在其他疯狂蚂蚁的侧面涂上了等量的指甲油。然后他将这些蚂蚁放在攻击性的火蚁中。腺体未被阻挡的疯狂蚂蚁能够自保——几乎100%的时间都能在火蚁的攻击中幸存下来。在能力被阻挡的受攻击的疯狂蚂蚁中,约有一半死亡。虽然一些开口被密封的蚂蚁可能因为指甲油起泡并允许少量保护性分泌物渗出而幸存下来,但生存率仍然存在显著差异,这表明这种分泌物和伴随的运动正在保护这些蚂蚁。
以前被鉴定为甲酸的腺体分泌物早已被认为是疯狂蚂蚁作为防御机制的一部分而喷洒的物质,但这是第一项发现蚂蚁物种显然用这种物质为自己解毒的研究。研究人员还通过将另一种蚂蚁物种暴露于火蚁毒液和可能的疯狂蚂蚁解毒剂或仅暴露于安慰剂毒液来测试该酸的保护能力。只有五分之一的没有解毒剂的蚂蚁设法存活下来,而接受疯狂蚂蚁甲酸的蚂蚁则有100%存活。这是一个惊人的差异。勒布伦说,甲酸究竟如何作为一种防御机制发挥作用——无论是它使火蚁蜇刺中的酶变性,还是改变毒液的生物活性——仍然未知。但保护性的数字不会说谎,它们揭示了一种正在发挥作用的生物过程。
涌入电子产品
这一发现正值蚂蚁在美国东南部蔓延并取代火蚁之际。它们的增长对生态系统来说是坏消息,因为它正在减少其他节肢动物(如蜘蛛和蜈蚣)的数量,这些节肢动物是鸟类的主要食物来源,鸟类通常会以它们为食,但通常不会吃味道较差的疯狂蚂蚁。“这基本上意味着食物网底部的食物量将减少,这将波及到鸟类等生物,”勒布伦说。
此外,勒布伦指出,尽管火蚁会咬人和痛苦地蜇人,但它们的人类邻居表示他们想念它们,因为除非受到人类的干扰,否则它们往往会待在自己的土堆里。另一方面,疯狂蚂蚁以渗透到任何可用的空腔中筑巢而闻名,无论是管道、保险丝盒还是汽车内部,这增加了财产损失的可能性。“这现在才刚刚开始进入公众意识,”加州大学伯克利分校的进化生物学家尼尔·津津说。
疯狂蚂蚁容易导致电子设备短路也引发了一种猜测,即这些小动物被电子设备本身所吸引,但这一理论尚未得到科学证实。勒布伦说,另一种假设是,当这些蚂蚁受到攻击——或电击时——它们会释放出警报信息素,吸引其他蚂蚁跑过来。“似乎疯狂蚂蚁非常容易被它们的警报信息素吸引,”他观察到。
在狡猾的疯狂蚂蚁侵入一个家庭后,很难估计那里有多少蚂蚁,但勒布伦说,数量之多,以至于当施用杀虫剂时,“死蚂蚁的雪堆”会环绕建筑物,人们用“簸箕装满”地扫走它们。它们的种群数量如此之大,以至于即使在施用杀虫剂后,几个月后蚁群也会反弹——需要更多的处理。
尽管火蚁似乎不会成为控制疯狂蚂蚁数量的第一道防线,但仍有一些环境因素可能会限制它们的扩张。当入侵的进口红火蚁在美国蔓延时,北部的严寒和西部的干旱等自然力量限制了它们的蔓延。时间会证明同样的因素是否会限制疯狂蚂蚁。
“它们传播的唯一方式是因为人类,”勒布伦说。这些蚂蚁不会飞,所以它们通常平均每年只移动200米。当它们在废弃的箱子、汽车或其他材料(如盆栽植物)中筑巢,然后被人类运输这些受感染的材料时,它们就是这样到达新区域的。现在是时候注意疯狂蚂蚁的偷渡者了。