痛苦的螞蟻發出最後一絲氣味來拯救他們的蟻群

在許多群居動物中，個體經常隱藏疾病跡象，以避免被群體排擠。螞蟻蛹則採取完全不同的路線。當他們遇到無法生存的感染時，他們會發出化學警報，警告他們的戰友他們所構成的危險。

工蟻對警告信號做出反應

一旦工蟻檢測到這個信號，它們就會迅速移動。他們打開受感染蛹的繭，在其外表面切開小切口，然後塗上甲酸（一種由工人自己生產的天然抗菌化合物）。這種處理殺死了蛹內生長的病原體，但也導致了蛹的死亡。

該研究的第一作者、西爾維婭·克萊默領導的社會免疫研究小組的前博士後研究員埃里卡·道森（Erika Dawson）解釋說：“乍一看，自我犧牲實際上也有利於信號傳遞：它保護了與它們共享許多基因的配偶。通過警告蟻群致命的感染，身患絕症的螞蟻幫助蟻群保持健康並產生子蟻群，這些子蟻群間接地將信號基因傳遞給下一代。”在 ISTA 中。

這項研究由德國維爾茨堡大學的化學生態學家托馬斯·施密特進行，首次記錄了社會性昆蟲中的這種利他疾病信號。如果沒有這個預警系統，垂死的螞蟻可能會變得具有高度傳染性並威脅整個蟻群。通過儘早報告病情，絕症患者可以使群體在威脅升級之前消除威脅。

為什麼蟻群如此依賴合作？

在群體規模上，螞蟻發揮著“超有機體”的作用，不同的成員承擔著對群體生存至關重要的角色。蜂王專注於繁殖，而工蜂則負責管理從餵養到巢穴維護和醫療保健的一切事務。這反映了人體的分工，生殖細胞產生後代，其他細胞執行日常生物任務。

生物體和超生物體都依賴於生殖和非生殖成分之間的密切合作。在螞蟻中，這種合作是如此廣泛，以至於它包括甚至以犧牲個體為代價而使群體受益的行為，例如犧牲致命感染的幼崽。

為什麼需要預警信號？

一個自然的問題是，如果生病的個體可以簡單地自行移動，為什麼螞蟻會發展出如此復雜的預警系統。 “瀕臨死亡的成年螞蟻會離開巢穴，死在蟻群之外。同樣，接觸過真菌孢子的工蟻也會保持社交距離，”克萊默解釋道。然而，這個選項不適用於不能獨立移動的雛鳥。就像體內受感染的細胞一樣，它們需要外界的幫助。

開發繭和體細胞面臨著類似的挑戰並使用類似的策略。兩者都會釋放化學信號，吸引免疫細胞或工蟻靠近它們，從而使這些助手能夠消除潛在的感染源。免疫學家將這種信號稱為“找到我並吃掉我信號”。

“信號必須敏感且具體，”克萊默補充道。 “它應該有助於識別所有患有絕症的螞蟻蛹，但必須足夠精確，以避免導致健康蛹或那些能夠利用自身免疫系統克服感染的蛹的萎縮。”這就提出瞭如何實現這種準確性的問題。

感染如何改變處女的氣味？

施密特的工作重點是社會性昆蟲的化學通訊，他指出工蜂可以瞄准許多昆蟲中的一隻生病的蛹。 “這意味著氣味不能簡單地通過巢室傳播，而必須與患病的幼崽直接相關。因此，信號不是由揮發性化合物組成，而是由蛹身體表面的非揮發性化合物組成。”

當蛹感染致命的感染時，螞蟻自然氣味的兩種成分會變得更強烈。為了測試這種氣味的變化是否會單獨引發消毒反應，研究人員將變化的氣味轉移到完整的繭中，並監測工蟻的行為。

“我們從信號繭中提取了氣味，並將其應用於健康的雛鳥，”克萊默說。結果表明，僅氣味就足以導致工蟻清空經過處理的蛹，這表明最終感染的幼蟲的氣味改變與受感染的身體細胞中表達的“找到我並吃掉我”信號的作用相同。

為什麼只有某些繭發出警告

根據道森的說法，並不是所有的鳥巢都會發出這種警報信號。她解釋說：“蜂王的免疫防禦能力比工蜂更強，並且可以自行限制感染，但尚未觀察到蜂王會向蜂群發送這種警告信號。”然而，工蛹缺乏這種能力，會發出求救信號。

通過僅在感染無法控制時發出信號，蜂群確保蜂群只對真正的威脅做出反應。這可以防止仍然能夠康復的人員遭受不必要的損失。克萊默總結道：“正是個體和群體水平之間的這種精確協調使得利他疾病信號如此有效。”

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