笑死!这种蚂蚁轻伤了超会演,只为能让队友把自己扛回家……

非洲稀树草原上的马塔贝勒蚁(Megaponera analis),体长可达 25mm,生性凶猛,主要以白蚁为食。不过,在攻击白蚁巢穴时,它们也常会遭到白蚁的反击。有些蚂蚁会在混战中失去腿脚,甚至被白蚁死死咬住。但它们的命运并不会终结于此——因为可靠的同伴们会迅速展开救援。

如果有谁不幸遭遇伤病,那得赶紧去趟医院,分诊挂号看大夫——在人类社会,这司空见惯。但你可能想不到,在地球上存在了 1.5 亿年的蚂蚁,甚至也发展出了“合作医疗系统”!

这些小家伙能够为伤病的同伴实施从伤口消毒到截肢手术,从感染防控到精准护理的各种“医疗服务”。这究竟是怎么回事呢?

蚂蚁的“战场抢救”

非洲稀树草原上的马塔贝勒蚁Megaponera analis,体长可达 25mm,生性凶猛,主要以白蚁为食。

笑死!这种蚂蚁轻伤了超会演,只为能让队友把自己扛回家……
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马塔贝勒蚁中的大型工蚁 图片来自 wiki

不过,在攻击白蚁巢穴时,它们也常会遭到白蚁的反击。有些蚂蚁会在混战中失去腿脚,甚至被白蚁死死咬住。但它们的命运并不会终结于此——因为可靠的同伴们会迅速展开救援。

2017 年发表在《科学进展》(Science Advances)的一项研究表明,受轻伤的工蚁如失去两条腿,会分泌二甲基二硫(DMDS)和二甲基三硫(DMTS),激活救援行为。同伴接受到“求救”信号后,会将其抬回巢穴。回到巢穴后的伤者会在 24 小时内得到“治疗,康复后行动速度接近正常工蚁。

实验表明,独自留下的轻伤工蚁死亡率可达 32%,而被救回巢穴的工蚁死亡率接近 0%。然而,受伤比较严重的工蚁(如失去五条腿的)则会被放弃。通过数学模型计算,马塔贝勒蚁的救援行为可使种群规模增加 28.7%。

有趣的是,有时候只受了一点点伤的蚂蚁还会主动“装病”。当同伴靠近时,它们会放慢行动甚至假装跌倒,表现得受伤更严重;而一旦同伴离开,它们又迅速恢复行动能力。这种“示弱”行为,可以提高被救援的可能性。

蚂蚁自带“制药厂”

2023 年,发表在《自然通讯》(Nature Communications)的一项研究中,研究者发现,马塔贝勒蚁还自带一套复杂的“药物系统”,能用在伤口护理中。这种蚂蚁的后胸侧腺(metapleural gland)的分泌物中包含 112 种化合物和 41 种蛋白质,其中一半具有抗菌和促进伤口愈合的特性,例如下面这些:

短链脂肪酸(如甲酸、乙酸):调节伤口 pH 值抑制细菌

生物碱:天然抗生素,破坏病原体细胞膜

溶菌酶:分解细菌细胞壁

黑色素前体:促进伤口凝血制

除此之外,这些“蚂蚁医生”可以分析感染个体表皮碳氢化合物(CHC)含量,精确诊断受伤个体的感染状态,继而调动后胸侧腺中分泌的蛋白质和抗菌化合物进行适当的治疗,可以说是“对症下药”。

实验表明,当同伴被铜绿假单胞菌Pseudomonas aeruginosa感染时,其体表化学信号会发生特定改变,触发同伴加强护理。这种从预防到治疗的完整医疗链条,使感染个体的存活率提高到 90%,可以说是卓有成效了。

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显微 CT 扫描显示后胸侧腺的位置 图源:参考文献[3]

治不好,可以切

而在大洋彼岸的佛罗里达弓背蚁Camponotus floridanus尽管没有后胸侧腺,但科学家发现了它们更惊人的医疗行为——这些蚂蚁会做截肢“手术

研究显示,当工蚁的股节受伤时,其他工蚁会通过反复咬合转节,直至将受伤的足截掉,术后存活率约为 90%。除此之外,佛罗里达弓背蚁还会根据受伤类型来选择治疗方式。

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转节、股节、胫节的位置 图源:wiki

实验数据显示,工蚁股节受伤后,76% 的病例会被同伴截肢,而对于胫节受伤的蚂蚁则采取“保守治疗”——持续舔舐伤口。有趣的是,当实验人员尝试模仿蚂蚁对胫节受伤的病例进行截肢手术时,发现胫节截肢手术反而大幅降低受伤蚂蚁的存活率,由 75% 降至 15%。

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佛罗里达弓背蚁后足示意图:A.后足的3D重建,白色虚线代表受伤位置,红色虚线代表蚂蚁和人为手术位置;B. 转节手术位置切面,C. 股节受伤切面;D. 胫节受伤切面图源:参考文献[4]

研究人员通过 CT 扫描后发现,蚂蚁胫节的血淋巴通道面积是股节的两倍,这意味着胫节创伤会引发更快速的全身感染。为了应对这种可能发生的快速感染,立即截肢才是更安全的选择。

但由于“外科医生”截肢手术时间约 40 分钟,无法有效阻止细菌传播,因此它们还会选择花费更长的时间通过“清创手术”来降低感染的可能性。这项研究表明,蚂蚁可以根据伤口位置选择最佳疗法!

其实,除了有前面说的蚂蚁们的这些“医疗操作”,一些昆虫(也包括蚂蚁)甚至还能搞一搞“疾病预防。比如某些种类的蚂蚁和蜜蜂,能够从环境中收集抗菌剂(如树胶等),并将它们带回巢穴。还有些蚂蚁能够自己分泌一些富含甲酸的消毒剂来消毒新巢穴。白蚁会将死亡的成员移出巢穴,而蜜蜂则会通过振翅,提高蜂巢的温度,这样可以杀死对温度敏感的病原体(Sylvia 2019;当代生物学)

蚂蚁并没有自己的医院和医学院,但是经过漫长的演化,它们却仍具备了如此复杂的“医疗行为”,虽然不能简单地将其与人类的医疗和智慧相提并论,但这一切仍能带给我们对大自然和演化的惊喜和好奇。

参考文献

[1]Frank, E.T., Schmitt, T., Hovestadt, T., Mitesser, O., Stiegler, J., Linsenmair, K.E., 2017. Saving the injured: Rescue behavior in the termite-hunting antMegaponera analis. Sci. Adv. 3, e1602187.

[2]Frank, E.T., Wehrhahn, M., Linsenmair, K.E., 2018. Wound treatment and selective help in a termite-hunting ant. Proc. R. Soc. B. 285, 20172457.

[3]Frank, Erik.T., Kesner, L., Liberti, J., Helleu, Q., LeBoeuf, A.C., Dascalu, A., Sponsler, D.B., Azuma, F., Economo, E.P., Waridel, P., Engel, P., Schmitt, T., Keller, L., 2023. Targeted treatment of injured nestmates with antimicrobial compounds in an ant society. Nat Commun 14, 8446.

[4]Frank, Erik.T., Buffat, D., Liberti, J., Aibekova, L., Economo, E.P., Keller, L., 2024. Wound-dependent leg amputations to combat infections in an ant society. Current Biology 34, 3273-3278.e3.

[5]Sylvia Cremer, 2019.Social immunity in insects,Current Biology,Volume 29, Issue 11, ,Pages R458-R463.

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