嗅觉是维系蚂蚁社会的关键感觉

2025-05-06 08:16旅游百科

不同蚁群的蚂蚁会仅凭气味来战斗。Credit: Joseph Howell, Vanderbilt University, CC BY-ND

神秘的地球uux.cn据美国物理学家组织网by Laurence Zwiebel and Stephen Ferguson, The Conversation：几乎在地球上的每个地方都可以找到蚂蚁，粗略估计表明有超过10万亿只蚂蚁——也就是1后面跟着16个0，或者每人大约有100万只蚂蚁。蚂蚁是地球上最成功的生物之一。

它们进化成功的一个令人惊讶的部分是惊人的嗅觉，让它们能够相互识别、交流和合作。

蚂蚁生活在复杂的群体中，有时被称为巢穴，是广泛社会互动的家园。在这里，一只或多只蚁后负责群体内所有的繁殖。绝大多数的群体成员都是雌性工蚁——从不交配或繁殖的姐妹，活着只是为了服务群体。

蚂蚁需要保卫自己的蚁群，寻找食物，照顾后代。为了完成这些任务，一些蚂蚁物种驯化了其他昆虫，而另一些则创造了农业系统，收获树叶，然后种植可食用真菌花园。成功地协调所有这些复杂的任务需要巢友之间可靠和安全的通信。

我们是研究蚂蚁非凡感觉能力的生物学家。我们最近发表在BMC Biology上的研究显示了他们的社会是如何依赖于可靠信息的交流，如果这种交流被破坏，就会给他们的殖民地带来厄运。

独特的气味

人类的交流主要依靠语言和视觉线索。我们通常通过他们的声音、他们的长相或他们穿的衣服来识别我们的朋友。然而，蚂蚁主要依靠它们敏锐的嗅觉。

被称为外骨骼的外壳包裹着蚂蚁的身体。这种油腻的外套带有独特的气味，这种气味因人而异，并赋予每只蚂蚁独特的气味特征，其他蚂蚁可以察觉到。这种气味信号可以传达重要的信息。

例如，蚁后的气味与工蚁略有不同，因此在蚁群中受到特殊对待。重要的是，98迷吧，来自不同蚁群的蚂蚁闻起来会略有不同。对这些差异的检测和解码对于蚁群防御至关重要，当蚂蚁嗅到入侵者的气味时，可能会引发蚁群之间的激烈地盘之争。

对于蚂蚁和其他昆虫来说，当气味进入它们触角上的细小毛发时，接收化学信息就开始了。这些毛发是中空的，含有特殊的受体，称为化学感觉神经元，可以将化学信息分类并发送到蚂蚁的大脑。

气味，比如从蚂蚁油腻的皮毛中散发出来的气味，就像化学“钥匙”蚂蚁只有插入正确的化学感觉神经元“锁”中，才能闻到这些气味钥匙。除了特定的钥匙，神经元锁对任何气味都保持关闭。然而，当正确的钥匙绑定到正确的神经元锁时，受体会向大脑发送复杂的信息。蚂蚁的大脑能够解码这些感官信息，做出决定，最终导致巢友之间的合作——或非巢友之间的战斗。

范德比尔特大学Zwiebel实验室饲养的一群木工蚁Camponotus floridanus。鸣谢:范德堡大学LJ Zwiebel，CC BY-ND

换锁

为了更好地理解蚂蚁如何检测和交流信息，我们使用实验室工具，如精确靶向药物和基因工程来操纵它们的嗅觉。我们特别感兴趣的是当蚂蚁的嗅觉出错时会发生什么。

例如，当我们阻止气味“钥匙”打开化学感觉“锁”时，它就阻止了化学信息到达大脑。这就像塞住鼻子或站在一个完全黑暗的房间里——没有任何气味或景象会被记录下来。我们也可以同时打开所有的“锁”，这使得神经元充斥着太多的信息。这两种情况都极大地削弱了蚂蚁探测和接收准确信息的能力。

当我们扰乱蚂蚁的嗅觉时——无论是关闭还是淹没它们的气味感受器——我们发现它们不再攻击非巢友。相反，他们变得不那么咄咄逼人。在没有明确信息的情况下，蚂蚁会保持克制，选择接受而不是攻击它们的同伴。换个说法，蚂蚁先提问，后开枪。

我们认为这种社会约束是与生俱来的，赋予了蚂蚁一种进化优势。当你生活在一个有成千上万姐妹的群体中时，一个简单的认错人或沟通不畅的情况就可能导致致命的内讧和社会混乱，这可能代价非常高。

当我们实验中的蚂蚁失去嗅觉，探测准确信息的能力受到损害时，它们就不再团结在一起成为一个有凝聚力的群体。

他们不仅不能识别和攻击敌人，还停止与朋友合作。没有护士照顾幼仔或觅食者收集食物，卵会干涸，蚁后会挨饿。