把握这四招,就能成为与“蚁人”比肩的蚂蚁操作大师

来源:我是科学家 ·2018年09月02日 20:29

作者:陈欣泓

修改:小柒

【本文没有剧透,不影响电影观看】

近期,咱们期待已久的漫威大片《蚁人2》总算上映了。电影中,“蚁人”轻松操作蚂蚁的技术简直令人羡慕备至:他既能够跟子弹蚁军团并肩作战,也能骑着心爱的木工蚁“安东尼”与小黄蜂女比翼齐飞。

图片来历:《蚁人2》剧照

电影院里的咱们算是过足了眼瘾,惋惜在实际国际里,咱们既不能取得“皮姆粒子”把自己缩小,也不能运用“电感应器”和蚂蚁沟通,更别谈操作它们“干坏事”(解救国际)了。

想要取得“驭蚁神技”,成为与蚁人比肩的蚂蚁操作大师,可能还得向自然界中这位实在存在的驭蚁高手学习了--它们能够在蚁群中来去自如,轻松操作蚂蚁,每天演出“蚂蚁无间道”。

这位高手就是--隐翅虫(Rove Beetles)。

隐翅虫现在被以为是后生动物(Matazoa)中种数目最为丰厚的科属,超越63000种,且大部分是独立生计的(非寄生,非共生)。

隐翅虫的部分家庭成员。图片来历:wikipedia

在绵长的演化过程中,它们中一小部分成员盯上了蚂蚁家的丰厚物资,逐步从独立生计的个体性物种转化为社会性的寄生昆虫(social parasites)。

人们发现,有些隐翅虫乃至能够潜藏在军团蚁的团体中!军团蚁作为一类高度社会性的捕食者,极具侵略性,常常会派出成百上千的工蚁进行团体捕猎,对宗族外的小生物简直不留活口。

一向蚂蚱被路过的军团蚁(Eciton vagans)大快朵颐。图片来历:Wikipedia

面临军团蚁等巨大而桀的蚂蚁大军,这些隐翅虫究竟采取了怎样的战略,让自己成功卧底其间的呢?

为揭开这一谜题,加州理工学院的隐翅虫研讨专家Joseph Parker及其他研讨人员经过多年来的研讨,破解了隐翅虫混迹蚁群内部的四大战略。

Joseph Parker是一位昆虫学家与进化学家,至今现已有了二十年的关于隐翅虫的研讨,并刚刚在加州理工学院树立实验室。他对昆虫的爱好从七岁就开端了,能够说成功地把自己爱好变成了作业,成为生物共生与进化研讨范畴的一颗新星。图片来历:http://www.bbe.caltech.edu/content/joseph-parker

战略A:让自己看起来像只蚂蚁

就像电影中经常呈现经过变装来蒙混过关的桥段,有些隐翅虫也把握了“易容术”。Joseph 观察到,有种角隐翅虫(Aleocharinae)长得就特别像他们的共生目标--军团蚁。他观察到,在不同军团蚁大军中存在着与之外形相对应的隐翅虫卧底。这让他感到非常震动,由于这些卧底们的外形与现生的大部分独立生计的隐翅虫都差异巨大。比较于独立生计的隐翅虫,卧底隐翅虫有着与宿主蚂蚁相似的叶柄状腹部,细长的附肢和膝状触角。

A是独立生计的隐翅虫,B是与蚂蚁共生的隐翅虫。图片来历:参考文献[1]

“长得像” 不只供给了外形上的 同类辨认信号,更重要的是,这种身体结构的趋同性让这些隐翅虫卧底得以更好地模仿军团蚁的行为方法,包含工蚁间的彼此舔舐,与蚁群一同快速搬迁等,然后能够与军团蚁共享资源。

别离和他们的宿主在一同的两种隐翅虫,你能看出哪仅仅“伪蚂蚁”嘛?图片来历:参考文献[1]

战略B :让自己听起来像只蚂蚁

模仿蚂蚁行为的另一大难点就在于模仿蚂蚁开释的信号。比较于军团蚁那样的“游牧民族”,更多的蚂蚁日子在防卫威严的蚂蚁巢穴中,在这样相对关闭的空间中,蚂蚁经过多样而准确的信号来和谐交配、求助、寻食等一系列活动,隐翅虫的信号模仿就显得尤为重要。

意大利大头蚁(Pheidole pallidula)的兵蚁,关于自己的巢穴通常会紧密防卫,戒备威严。可是仍是有一些隐翅虫,如庞巴迪甲虫(Paussus favieri)却能混进它们构筑的地下宫廷中。它们在大头蚁巢穴中交配,产下子孙,让大头蚁的工蚁们把它们的子孙当成自己的子孙来哺育。而这些庞巴迪甲虫子孙长大后,会拿身边的大头蚁幼虫当食物,把它们的体液吸干……简直就像“吃蚁喝蚁还要祸患蚁”的无赖。

那么,这些庞巴迪甲虫因何能在蚁穴中如此肆无忌惮?

大头蚁在巢穴中除了化学信号,首要经过冲突背板的隆凸(tergal carena)宣布低频声响彼此沟通,而研讨人员发现日子庞巴迪甲虫也有非常相似的冲突发音器官,微结构也非常相似能宣布与大头蚁非常相似的听觉信号。

庞巴迪甲虫与大头蚁有微结构极端相似的发声器官。图片来历:参考文献[2]

更为让人震动的是,大头蚁的蚁后,兵蚁和工蚁各有自己共同的发音频率,而与它们共生的庞巴迪甲虫能够一起宣布这三种声响。在进化的过程中,这些聪明的庞巴迪甲虫学会了在不同情况下宣布不同的声响模仿不同目标来完成不同意图,模仿兵蚁来防止成为进犯目标,模仿蚁后来取得更“显贵”的效劳等,把大头蚁骗的团团转。

庞巴迪甲虫能宣布大头蚁蚁后,兵蚁和工蚁的声响。图片来历:[2]

战略C:让自己闻起来像只蚂蚁

除了声响的信号沟通,化学信号也是蚂蚁重要的沟通前言--它们会经过排泄掩盖在体表的碳氢化合物(Cuticular Hydrocarbons, 简称CHCs)来进行彼此辨认与沟通,这种沟通既发生在军团蚁的大规模行军游牧中,也发生在大头蚁的地下堡垒中。假如能让自己体表也掩盖相似的化合物,让自己“闻”起来像个蚂蚁显然是混入蚁群的要义。

在哥斯达黎加岛上,日子着一种凶狠的军团蚁--鬼针游蚁(Eciton burchellii ),它们傍边也混入了一些长于假装的隐翅虫。这些隐翅虫不只像咱们前面提过的那样有着和蚂蚁非常相似的长相,还有着相似的化学信号。

研讨者收集了它们体表的CHCs和鬼针游蚁外表的CHCs,剖析与比照之后发现它们的相似度极高。也就是说,这些隐翅虫的确成功地做到了让自己“闻”起来更像蚂蚁,而其他非共生隐翅虫品种都不具有这一特征。

对不同隐翅虫和蚂蚁外表CHCs的剖析(黄色是蚂蚁,赤色是共生隐翅虫,绿色对错共生隐翅虫)。图片来历:参考文献[3]

那么这些隐翅虫体表的CHCs是从何而来的呢?

现在以为首要有两种方法,第一种方法是在绵长进化过程中,隐翅虫能够自主组成与蚂蚁CHCs非常相似的化合物,这种方法较为稀有;第二种方法归于“拿来主义”,相对来说更为常见,就是直接经过物理触摸把蚂蚁外表的CHCs转移到自己身上。

有一些隐翅虫在接近蚂蚁时会悄悄地爬到蚂蚁身上,然后用前肢把“蚂蚁油”快速地涂抹到自己身上。这种“揩油”的方法看似鄙陋,却省时省力又高效,让蚂蚁对这些“披着蚂蚁油”的隐翅虫简直毫无鉴别能力。

一只正在蚂蚁身上悄悄“揩油”的隐翅虫(留意仔细看它的前肢!)周围有一只现已“涂了油”的隐翅虫淡定地路过了蚂蚁。图片来历:Parker Lab at Caltech

战略D:用零食抓获蚂蚁芳心

关于有些隐翅虫来说,看着像、听着像、闻着像可能操作起来过分费事,它们采用了更简略粗犷的方法--爽性直接出产甘旨的零食来贿赂蚂蚁。

隐翅虫为了维护柔软的腹部,逐步进化出了坐落腹部的防护性腺体。关于大部分独立生计的隐翅虫而言,这些防护性腺体开释的化合物能够作为与蚂蚁、白蚁等对手正面交锋时的兵器。

隐翅虫用防护性腺体击退了来犯的蚂蚁。图片来历:参考文献[4]

但有一小部分隐翅虫,在无意进入蚁穴之后,认识到了蚂蚁团体中得天独厚的资源,新近用于防护的腺体细胞,组合方法逐步改动,最终将防护兵器改造成了习惯蚁穴的产品--包含前面说到的蚂蚁体表相似物,以及一些让蚂蚁非常喜欢的“零食”。

当蚂蚁遇到这些 “主动零食机”时,会贪婪地上前吸吮这些隐翅虫腹部腺体发生的“甘露”。所以,隐翅虫也就从入侵者晋级为“上门贵客”,它们经过这种“贿赂”的方法,水到渠成地日子在了蚁穴之中享用各种福利。

蚂蚁们贪婪地吸吮着隐翅虫的腹部的“甘露”。图片来历:Parker Lab at Caltech。

隐翅虫卧底蚂蚁群,控制蚂蚁的各种绝技,能够说一点点不亚于蚁人了。它们与蚂蚁的共生方法,以及多元化的进化战略令科学家们惊叹。

Parker经过对这些隐翅虫种群基因的研讨和体系进化树的构建,发现不同品种卧底隐翅虫竟各自异曲同工地朝着“习惯蚁群”这个方向进化。

Stephan Gould曾在上世纪提出:“假如进化的前史能够倒带,咱们将会取得天壤之别的全新生命方式”,而卧底隐翅虫们这种看上去“能够猜测”和“可被重复”的进化轨道,无疑对这一理论提出了应战。这些“智慧过人”的隐翅虫们好像也在向咱们传递一个信号:生物进化的实质或许比咱们料想的更为诱人。

本文感谢石悦琳、丁霄哲的评论与主张。

作者手刺

排版:小爽

注:本文介绍的作业首要来自于以下研讨:

[1] Maruyama M, Parker J. Deep-time convergence in rovebeetlesymbionts ofarmyants[J]. Current Biology, 2017, 27(6): 920-926.

[2]Di Giulio A, Maurizi E, Barbero F, et al. The pied piper: a parasiticbeetle’s melodies modulate ant behaviours[J]. PLoS One, 2015, 10(7): e0130541.

[3]von Beeren C, Brückner A, Maruyama M, et al. Chemical and behavioral integration ofarmyant-associated rove beetles–a comparison between specialists and generalists[J]. Frontiers in zoology, 2018, 15(1): 8.

[4]Parker J, Eldredge K T, Thomas I, et al. Hox-logic of body plan innovations for social symbiosis inrove beetles[J]. bioRxiv, 2018: 198945.

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