蚂蚁,素来被人们认为是世界上“最弱”的一类生物,我们常常形容对付某一个人十分简单的时候,都喜欢用“如同碾死一只蚂蚁那样简单”来比喻,但是科学家们的一项发现,却让我们对蚂蚁这种生物的认知有了改观。
科学家在中美洲一种切叶蚁的外骨骼上,发现了一层富含镁的方解石构成的涂层,看起来就像是切叶蚁的矿石装甲一般,而且这种“装甲”不仅能够帮助它们抵御外在物理攻击,而且还具备抵抗细菌的作用,简直就像是一件既能抗物理伤害,又能抗魔法伤害的盔甲。
在以往,人们只在动物的牙齿上发现了含钙的矿物质,以及一些甲壳类动物,比如螃蟹、虾等身上发现了有矿化的成分,但却从未在任何一种成年昆虫身上有类似发现。
切叶蚁:一种处于“农耕时代”的蚂蚁
切叶蚁,顾名思义就是一种切树叶十分厉害的蚂蚁,它们切树叶除了喝树叶里面的汁液之外,更重要的是将切碎的树叶作为养分,搬回洞穴里面去供养真菌,然后将长出来的真菌喂养幼虫。
切叶蚁与其他蚂蚁类似,有蚁后、工蚁、兵蚁之分,且它们的外在形态也有所差异。蚁后是体型最大的,兵蚁善战,头部较大,上颚发达;工蚁是群体里面最小的一类,负责蚂蚁王国里面大小劳作事项。
工蚁里面,其实按体型和年龄划分,也有不同的分工,比如体型最小的一类,被分类为迷你蚁,主要负责在蚁穴里面照料“真菌农场”,较大的中型蚁则主要负责外出切碎并搬运树叶。
但有时候迷你蚁也会参与搬运的过程,它们趴在中型蚁搬运的树叶上“搭便车”,但同时也会负责运输过程中的安全,以及检查树叶有没有被其他有害真菌污染。当然迷你蚁有时候在“搭便车”的过程中,也会偷吸几口树叶的汁液。
切叶蚁的生活方式其实很有趣,早在6000万年前,它们就已经发展出了“农耕”的生产方式了。
切叶蚁的巢穴里面有一个或多个大片的区域,里面铺满了它们搬运进来的树叶,而随着时间推移,树叶上面会长出“蘑菇”。
其实这些并不是真的蘑菇,而是真菌,这些真菌就是切叶蚁的食物。所以人们也将切叶蚁培养真菌的地方,称之为“真菌农场”。
由于切叶蚁供养真菌,需要大量的树叶,所以在南美某些地方里面,切叶蚁会破坏农作物的叶片,所以也被认为是一种农业害虫。
防御能力显著增强
切叶蚁是被人们研究最透彻的昆虫之一,但是在它们的身上发现“矿石装甲”还是头一次。
这层“装甲”是由成千上万的微小片状晶体构成,附着在外骨骼之上,能够很好地起到保护身体及肢体的作用。
为了研究切叶蚁的“矿石装甲”究竟有什么作用,中国宁波大学的研究员李鸿杰等科学家做了几个实验,先从蚂蚁还处于化蛹的时候就从蚁群中提取出来,然后放在某些特定环境下培养,这样当它们长大之后,就不会长出矿物层,这样科学家们就得到了不含“矿石装甲”的切叶蚁了。
在其中一项实验里面,科学家用正常含有“矿石装甲”的切叶蚁、不含装甲的切叶蚁分别于一种体型较大但关系密切的蚂蚁战斗。
发现在经历了一个多小时的战斗之后,那些不含“矿石装甲”的切叶蚁,所失去的身体部位,比如肢体等,要比含有装甲的切叶蚁多3倍,由此可说明这层镁含量很高的“矿石装甲”具有一定的防物理攻击能力,能保护切叶蚁在“蚂蚁大战”中少受一些伤害。
在另一项实验中,科学家们又将两组切叶蚁暴露在一种致病性真菌环境中,这些真菌能够感染切叶蚁,并造成死亡。
6天过后,科学家们发现含有“矿石装甲”的切叶蚁有50%左右死亡了,而没有装甲层的切叶蚁,全部死亡。由此可见这层“矿石装甲”,不仅能够抵御物理伤害,就连真菌这类“魔法伤害”也能抵御。
另外,科学家们还发现了这层生物矿物还能增强切叶蚁外骨骼的硬度,即有装甲层的蚂蚁,其外骨骼硬度,比没有装甲层的蚂蚁也要高。
年龄越大,装甲越强
随着年龄的增大,切叶蚁身上的这层“矿石装甲”也会增大,那么它的保护能力也就越强。年轻的切叶蚁,一般都会留在巢穴里面照料“真菌农场”,外出的机会很少,自然也不会与其他蚂蚁发生争斗,那么自然也就不需要额外的防护了。
另外,没有外出就意味着较低的概率会染上一些有害真菌,那么它们对装甲的需求也就低很多。当然,年轻切叶蚁不需要太大的“矿石装甲”,还与它们的工作有关。
切叶蚁并不是所有的真菌都吃的,但“真菌农场”里面的树叶,却会因本身就已被“污染”,或者因蚂蚁从外面带入真菌所污染而长出一些没用的,甚至是有害的真菌。为了处理这类情况,切叶蚁演化出了一种“与菌共生”的模式。
大致原理就是某些共生菌,如链酶菌,会附着在年轻工蚁的皮肤上,然后当年轻工蚁爬过“真菌农场”的时候,链酶菌就会分泌出一些抗生素类的化学物质,杀死外来真菌,但却不会对切叶蚁需要的真菌产生危害。
前面说过,年轻工蚁的主要工作就是负责照料“真菌农场”,那么如果身体被厚厚的“矿石装甲”覆盖,没有裸露的皮肤,自然也无法与这类菌形成共生关系了。
“真菌农场”如果管理得当,就会为整个蚂蚁王国源源不断输送粮食,可一旦废弃,那么就会长出杂菌,菌丝过度繁殖之后,就会消耗大量的氧气,从而导致一些蚂蚁幼虫窒息死亡,甚至造成整个蚂蚁群体的毁灭。
但有时候有些“真菌农场”是不得不废弃掉的,为了管理这些废弃的“农场”,切叶蚁又发展出了一种特殊的“废物管理”方式,将这些农场废物扔掉。
废弃的“真菌农场”里,有时会长出一些有害的霉菌,这些霉菌不仅能污染它们的食物,而且对切叶蚁本身也有很大的危害,所以担任丢弃废物工作的蚂蚁,通常为一些年老的工蚁和一些没用的切叶蚁。
它们将那些已经霉变的树叶碎片分类好、堆积起来,然后搬运到巢穴外面,整个过程中有较大的被感染的风险,所以“矿石装甲”的防护作用就显得十分必要了。但“矿石装甲”并非是绝对的防御,在“真菌农场”的废物堆里面,依旧有大量的工蚁死亡。
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