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蚂蚁也是哺乳动物? 精选

已有 4261 次阅读 2022-12-1 12:11 |系统分类:海外观察

大自然充满太多神奇。儿子昨天晚上听了关于蝉的睡前故事,讲到蝉出生后唱歌,然后很快死亡的故事。今天早上儿子问我一个问题,“有没有只活一天的动物?”,于是上网查了一下,真有这种动物,就是蜉蝣,没有嘴没有消化系统,生出来只为交配,不吃不喝24小时内死亡。另外我早就了解大肠杆菌可以20分钟分裂一次,那么有一个问题是大肠杆菌会不会变老,细菌会不会自然死亡?似乎没有人研究过这个问题。现在看《自然》杂志报道了蚂蚁会产奶的报道。

 图片1.png

研究人员第一次观察到蚂蚁会分泌一种乳汁状的液体,用来滋养蚁群中的其他蚂蚁。这项发表在1130日《自然》杂志上的研究揭示,蚂蚁蛹这是一个不活跃的发育阶段,蚂蚁蛹产生一种营养丰富的液体供成虫和幼虫食用。刚孵出的幼虫依赖这种液体生长和生存,就像哺乳动物的新生儿依赖牛奶一样。如果成年蚂蚁和幼虫不消耗液体,液体就会积聚起来,被真菌污染,从而杀死蛹。也就是说这种奶如果变质,也能把蚂蚁蛹自己毒死。 

我们发现了一种将蚁群联合起来的机制,将不同发育阶段的蚂蚁——成虫、幼虫和蛹——结合成一个连贯的实体,即超级有机体,纽约洛克菲勒大学的生物学家、合著者Orli Snir说。

图片2.png a, Developmental timeline and protocol for rearing pupae in social isolation (Methods). b, Pupa with secretion droplet accumulated over 24 h in isolation. c,d, Secretion dynamics of isolated pupae over nine days before eclosion. c, Patterns of melanization and secretion during pupal development. n = 211 pupae. d, The daily social fluid volume per secreting pupa increases over time (Methods). Pearson correlation coefficient (r) = 0.93, two-sided t-test, t(34) = 14.63, P = 3.11 × 10−16. Data are mean ± s.e.m. from n = 6 biological replicates with 149–166 pupae each. e, Dynamics of pupal secretion and eclosion under social isolation (left; n = 942 pupae) and in colonies with adults (right; n = 907 pupae). Data are pooled from six biological replicates. f, Food dye injected into the pupal exuvial space is taken up by adult ants. The inset shows the dye-filled crop of an adult ant. g, When given the choice, adults spend more time attending to secreting pupae (blue) compared with pupae prevented from secreting (orange) by occluding the tip of the gaster with a paint dot (orange square) (Methods). Secreting pupae received a control dot of paint on the head. One-sided t-test, t(5) = −3.04, *P = 0.014. n = 6, with 3 adults, 5 secreting and 5 occluded pupae each. h, The survival of pupae to eclosion with (blue) and without (orange) removal of the secretion. One-way ANCOVA with White adjustment. Secretion removal: F(1,16) = 616.67, ***P = 3.32 × 10−14n = 9 biological replicates for ‘isolated in tube’ with ‘pupal fluid removed’, and n = 3 for all other conditions (30–166 pupae per replicate). See Supplementary Data 1 for pairwise comparisons. Inset shows a representative pupa isolated in an empty nest, with fungal growth at the time of expected eclosion. Box plots show median (centre line), interquartile range (IQR) (box limits) and 1.5× IQR (whiskers).

法国巴黎北方索邦大学的动物学家Patrizia d’ettorre:“之前没有人注意到这一点,这真的很令人惊讶。这些蛹被认为是无用的,因为它们无法移动,在某些物种中,它们会在周围结茧,它们不吃东西,只是被(蚂蚁)工蚁移动,所以它们对蚂蚁社会没有任何贡献。但这篇论文表明,事实并非如此。

Snir和她的同事通过观察在生命周期的不同阶段被隔离的克隆突袭蚁(Ooceraea biroi),来研究是什么使蚁群如此完整,从而得出了这一发现。

在观察孤立的蚂蚁蛹时,研究人员惊讶地发现它们的腹部顶端出现了液体滴。当这种液体积聚时,蛹就会被淹死,但当液体被移走后,它们就活了下来。

通过向蛹中注射蓝色食用染料并追踪染料的去向,研究人员发现,成年蚂蚁会在液体分泌的时候喝下它,也会通过将液体带到蛹中帮助幼虫喝下它。这可以阻止液体积累。斯内尔说:“成虫负责亲代看护,它们清洗蛹,把幼虫放在蛹上喂养。

该团队测试了这种液体的分子组成,并确定了185种特定的蛋白质,以及100多种代谢物,如氨基酸、糖和维生素。鉴定出的化合物表明,这种液体来自于蜕皮液,蜕皮液是幼虫在发育成蛹时蜕皮产生的。瑞士弗里堡大学的生物学家Adria LeBoeuf:“蚂蚁在蚁群内进行的是一种机会主义的循环利用……也是一种新陈代谢的劳动分工。

进化的作用

研究人员还在五个最大的蚂蚁亚科的每个物种中发现了蛹,这表明它可能在蚂蚁社会结构的进化中发挥了作用。洛克菲勒大学的生物学家、合著者丹尼尔·克罗诺尔说:“这是在蚂蚁群居后不久或甚至在蚂蚁群居之前就已经进化出来的东西。

研究小组现在想研究蛹分泌物对成虫和幼虫行为和生理的影响。Kronauer:“幼虫是[发育]成为蜂王还是工蜂可能取决于它们对这种液体的接触程度。

英国沃灵福德生态与水文中心的生态学家Karsten Schönrogge希望看到关于蛹的分泌物是否也有助于肠道微生物群落的转移,从而帮助蚂蚁消化食物的研究。

The pupal moulting fluid has evolved social functions in ants | Nature



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