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切叶蚁总是把植物的叶子大批搬回蚁穴,它们搬植物叶子的

王朝干货·作者佚名  2011-12-09
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科学家们研究了中美洲热带丛林中的切叶蚁的生活习性,发现大约有15%的热带森林中植物 的叶子被切叶蚁搬入蚁穴中作为培育蘑菇的原料。

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从波罗的海沿岸捡到的嵌着蚂蚁遗骸的琥珀化石来看,蚂蚁至少有5000万年的历史,事实上它们的祖先可以追溯到1亿多年前的中生代。随着环境和历史的变迁,躯体庞大的恐龙早已灭绝,而身躯细小的蚂蚁却成为地球上数量最多、分布最广的生物。蚂蚁为何能熬过千万年来严苛的地球环境剧变,成为目前堪与人类相抗衡的地表优势物种之一?

1月6日,世界著名的《科学》杂志发表了美国威斯康辛大学麦迪逊分校细菌学家卡梅隆柯里的研究论文。研究者声称,从5000万年前开始,以真菌为生的蚂蚁就进化出自己的抗生素,这种蚂蚁向类似于蘑菇的真菌作物喷洒一种能产生抗生素的细菌,使它们的作物不受病虫害侵袭。这一发现,或许会为蚂蚁家族兴旺发达提供一些佐证。

研究者发现蚂蚁和细菌有一种共生关系。

研究者通过对一种名叫“真菌蚂蚁”的蚂蚁身上的白色斑点进行研究,得出这一结论。这些蚂蚁将近200种,不同“真菌蚂蚁”依靠种植不同的真菌类蘑菇来作为惟一的食物来源。所以这些蚂蚁费很大心思来照顾它们的“蘑菇园”,包括利用各种植物、种子及幼虫粪便来施肥。

卡梅隆柯里研究小组利用扫瞄电子显微镜仔细研究几种“真菌蚂蚁”,发现这些蚂蚁的嘴巴和前肢上隐藏着许多细小的腺窝,里面充斥着一种能产生抗生素的细菌。这些腺窝有一些细小的孔通向蚂蚁身体外部,这样它们就可以将抗生素传播给作物。抗生素可以杀死会使作物生病的寄生虫,从而确保它们主人的食物来源不受破坏。而通过这些特殊的腺体,这些细菌不仅从蚂蚁身上获取营养,也搭了蚂蚁的顺风车。

研究者称,许多其他生物身上也有很多“共生者”。一些鲜艳的鱿鱼带有“会发光的”寄生菌,有些植物身上也寄生着对抗害虫的寄生菌。但这种蚂蚁腺窝的特殊结构使得它们的这种共生关系更加精益求精。研究者发现,一些近缘的不种植真菌的蚂蚁身上则没有腺窝,也没有寄生菌。

切叶蚁2300万年前种植单一菌株至今。

科学家们研究了中美洲热带丛林中的切叶蚁的生活习性,发现大约有15%的热带森林中植物的叶子被切叶蚁搬入蚁穴中作为培育蘑菇的原料。切叶蚁只种一种蘑菇,这相当于人类的单一作物制,虽然开始时产量高,但重复种几季以后很容易遭受虫害侵袭,人类是采用轮作不同作物来解决问题的。与切叶蚁同族的另一些品种的蚂蚁也采用轮作法,它们经常改换所培育的蘑菇菌种,有时还会驯化一些野生菌种。切叶蚁不进行轮作,原因是它们认定了一种特殊的菌种,具有膨胀的菌冠,极富营养。康乃尔大学和美国农业部的生物学家采用基因分析法,确定了切叶蚁所种的菌种是源于2300万年前的单一菌株,从未换过品种,却能延续至今,秘密何在?

蚂蚁用自有“药品柜”向作物喷洒抗生素。

这个谜由多伦多大学一位名叫CR居里的博士研究生解开了。居里花费了三年时间,对包括切叶蚁在内的22种蚂蚁进行了仔细观察。他首先发现蚂蚁的蘑菇农场偶尔也会受到一种名为Es-covopsis 的霉菌感染,使蘑菇在几天内全部死光,结果是整穴蚂蚁全部饿死。但尽管如此,切叶蚁还是有办法控制这种灾难,其奥秘在于,雌蚁会分泌一种叫链霉素的活细菌。切叶蚁蘑菇园中那些忠于职守的小蚂蚁勤于察看,一发现Escovopsis 霉菌就用随身携带的链霉素就地将之消灭,以防止其蔓延。而且这种链霉素还能刺激蘑菇的生长,真是一举两得。

每当切叶蚁分群时,蚁后将蘑菇菌种含在口中,连同随身的会分泌链霉素的细菌带到新穴传种,所以切叶蚁的单一品种的蘑菇农场能延续至今,历经千万年而不衰。

蚂蚁所用的抗生素为何并未产生抗药性?

最让人惊讶的是,蚂蚁将抗生素作为一种耕种手段已经有5000万年的时间,而这项发现也提出了这样一个问题:这些抗生素在寄生虫体内并没有经过明显的抗性进化,为什么它们还能继续发挥作用呢?众所周知,人类使用的抗生素自从50年前被发明以来,由于长期遭滥用,许多抗生素的效果都受到抗药性的限制,目前在对抗疾病方面已变得不如当年那样有效。科学家目前也在研究新的抗生素,或设法更有效地使用老的抗生素。如果蚂蚁已经进化出了解决这一问题的办法,其貌不扬的蚂蚁也许会对人类有所帮助。

更妙的是:人类所用的抗生素多次使用后会使病菌产生抗药性而导致药性减弱,但蚂蚁所用的抗生素却并未产生抗药性。这使得药物学家既羡又妒,因为对付抗药性是目前医药界急需解决的重大问题之一,专家们至今仍无良策。卡梅隆柯里研究小组的研究人员发现,蚂蚁身上的抗生素不但是蚂蚁赖以战胜自然环境的法宝,亦是人体抗生素的主要来源,今后应可研发出新一代的抗生素,更有效地治愈人类的疾病。

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蚂蚁是让人类拍案惊奇的“农业专家”

美国的《科学》杂志在此之前还报道了对“蚂蚁农业”进行研究的结果。研究表明,蚂蚁拥有比人类更悠久的“农耕”经验。蚂蚁从事农业已有5000万年的历史,这比人类从事农业才一万年的历史要长得多了。

蚂蚁的农作物是类似于蘑菇的真菌,在蚁穴中培育。科学家一共发现了553种蚂蚁种植的真菌。和人类种庄稼一样,蚂蚁也懂得施肥,肥料是它们自己的排泄物。蚂蚁也懂得“除草”,它们不仅会将与真菌作物竞争的其他野生菌类的孢子拣出来搬走,而且会利用自身制造的抗生素作为“农药”,以抑制有害的野生菌类生长。

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