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“脸红什么?防冷涂的蜡”——最新研究:蚂蚁体表的蜡,别有妙用

 

“天王盖地虎,宝塔镇河妖;脸红什么?防冷涂的蜡;怎么又黄啦?我又涂了一层......”从小受相声毒害,已经记不清脸红的暗号是什么,只记得涂蜡这件事儿了。

在现代一切靠电力的日常生活里,除了生日、有生活品质追求的姑娘喜欢点一点,蜡似乎不再是家家户户的必需品。但实际上,蜡不溶于水的特性,让人类世界依然离不开它。

天然存在的蜡

作为一种有机化合物,在环境温度适当时,蜡是具有亲脂性、可塑性的固体,通常熔点高于约40°C。

不同类型的天然蜡由植物和动物合成生产,各种天然蜡的组成不仅取决于物种,还取决于生物的地理位置。

植物在角质层表面分泌蜡,以控制蒸发、润湿性和水合作用。

而最著名的动物蜡是用于建造蜂巢的蜂蜡,但我们熟悉筑巢之外,所有陆生动物都需要防止身体失水。为了做到这一点,几乎所有的昆虫都有一层像皮肤一样覆盖身体的蜡层。

蚂蚁王国的蜡

在和蜂有着共同祖先的蚁世界里,这种蜡层由几十到一百多种不同的化合物组成,角质碳氢化合物对蜂和蚁这样的群居昆虫,除了防水,更有着独特的意义——蜡层里包含着特定物种的成员信息,甚至是群的个人信息,就像身份标识牌子,上面写着女工、女兵或是女王。

最新发表在《功能生态学》的一篇论文(DOI:10.1111/1365-2435.14104)里,揭示了蚂蚁身体表面的蜡层,在适应性进化中所起到的独特作用——同时优化了两个基本要求:通信和防脱水。

辨识敌友,对蚁群的生存至关重要。

群其成员需要能够将自己的巢友与外来蚁群(可能是敌对蚁群)的蚂蚁区分开来。这种所谓的巢友识别,就是基于覆盖在每只蚂蚁身上的一层非常薄的蜡发出的气味。

同时,蜡层保护蚂蚁身体不失水。这两种需求都是生存的关键,即使在需求冲突的情况下,蜡层的这两种功能仍然保持。蚂蚁可以同时调整它们的蜡层以满足两种需求,从而相应地优化它。

“热锅上的蚂蚁”

春夏秋冬,蚂蚁需要不断调整蜡层适应外部温度,从而适应不同的防脱水要求。这种调整意味着它们在改变蜡层的化学物组成的同时,用于相互识别的编码信息不发生改变。

随着温度升高,蜡会随之液化,不再保护蚂蚁免受干燥脱水的困扰。更严重的问题是,当角质碳氢化合物跟着熔化,蚂蚁不就分不清敌友了么?

科学家做了一项实验:给两种不同种类的蚂蚁“加热”——暴露在不同的温度下,然后观察它们的行为。

“自愿”参加“热锅上蚂蚁”实验的是两种常见花园黑蚂蚁,最开始,它们被分成一个个的小群体安置在夜间凉爽,白天温暖的空间里;时不时的,以不会死人的前提,给它们的环境升个温......

实验的一个月里,生物学家们分析了蜡的组成,并观察了蚂蚁对来自相同或不同温度组的巢友和非巢友的攻击行为。

临危不乱

虽然热锅上的蚂蚁通常是形容乱作一团,但实验结果表明蚂蚁不愧是真社会动物。

虽然来自不同温度环境的前巢友之间,也受到了一定的区别对待,但冲突并没有升级。短暂试探后,所有的蚂蚁都能分辨出它们的同类是否来自同一个巢穴。

而在热到蚁蜡融化境地的不同物种的蚂蚁之间,敌对的关系依然明显可见。

发表在《功能生态学》上的这项研究表明,蜡中的几个成分用于检测群体成员,这些碳氢化合物更多地用于识别,而其他碳氢化合物则更多地用于防止干燥。

温度对识别的影响出人意料地小,尽管不同温度组之间蜡层的组成差异很大,这表明保证蚁群成员之间识别的优先级非常高——

直至被热到蜡层融化脱水、甚至热死的临界点,蚂蚁也把自己的身份看得最重要,绝不“脱个光膀子”——优先快速调整蜡的组成以抵消角质碳氢化合物的熔化,确保自己能被友军识别。

写在最后

这只是基于一个实验的一篇论文,蚁蜡所含信息素在蚁群同伴识别中所占的比例,科学家也不一定全明白。

蚁蜡中的信息素肯定有作用,但信息素不是蚂蚁某一种器官产生的,它是毒腺、后肠、直肠、胸骨、后胫骨等等许多腺体的综合产物,它们也会进入空气中,留在土壤表面。

无论怎样,新实验给我们提供了一种新的见解,也凸显了友军识别在真社会性动物中的重要性。至于这对咱普通人有啥意义?呃,就当提个醒,再热的天,大街上人堆儿里也别脱个光膀子,丢身份~

作者感谢你的关注(- _-)

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