靠偷走蚂蚁气味混进蚁巢,它们吃幼虫、被投喂却不敢出走

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观察到一种名为Sceptobius beetles的隐翅虫会对蚂蚁进行“梳理”行为,这是它们进化形成的共生关系的一部分。|国家地理图片集
对栖身蚁巢的甲虫而言,这里宛若一处天然天堂。
圆胖蠕动的蚂蚁幼虫、毫无反抗能力的蚁卵就在眼前,静待被取食;数十万只蚂蚁更是随时待命,为其抵御捕食者与寄生虫的侵扰。
但《细胞》(Cell)期刊刊发的一项新研究,却揭露了这些甲虫的致命短板:一旦离开蚁巢,它们撑不过短短一天便会死亡。
该研究资深作者、加州理工学院进化生物学家约瑟夫·帕克(Joseph Parker)表示,从寄居昆虫肠道的细菌,到依附植物根部的菌根真菌(mycorrhizal fungi),共生生物在整个生物界中随处可见。
而这些共生生物都有着一个共性,这一共性却也可能成为它们的致命软肋——它们与宿主的进化交融早已走向极致,一旦脱离宿主,便无法独立存活。
帕克与研究团队想要探明这一现象背后的原因,于是他们以一种名为Sceptobius lativentris的隐翅虫,及其宿主美西光胸臭蚁(velvety tree ant)之间的特殊共生关系为研究对象,展开了深入探究。
研究人员近期发表报告称,发现一种名为Sceptobius beetles的隐翅虫已进化出化学拟态能力,能够模仿信息素,从而以寄生方式潜入蚁群。
完美复刻的气味镜像
想要成功闯入蚁巢,第一道难关便是气味识别的考验。
当同巢的两只美西光胸臭蚁相遇时,它们会相互触碰触角,感知彼此独有的气味轮廓,以此确认同伴身份。
帕克介绍,这种行为被称作触探,而这一行为的实现,全依赖于一类名为表皮烃(CHCs)的化合物。
所有昆虫都会分泌表皮烃,这种蜡质物质有着双重关键作用,其中之一便是防脱水。简单来说,表皮烃能牢牢锁住昆虫体内的水分,防止其身体干枯。
而在很久之前,蚂蚁便进化出了感知同类表皮烃轮廓的能力,并以此作为区分敌友的依据。这也就意味着,所有想要寄居蚁群的隐翅虫,都必须先闯过这场表皮烃的“安全检测”。
为了弄清隐翅虫究竟是如何突破这道关卡的,研究人员分析了三种与美西光胸臭蚁形成不同程度共生关系的隐翅虫的表皮烃轮廓。这三种隐翅虫亲缘关系甚远,且各自独立进化出了依赖蚂蚁生存的生活方式。
一种名为Platyusa sonomae的隐翅虫能分泌部分与蚂蚁相同的表皮烃,但数量显然远远不够。
“这类隐翅虫在蚁巢中永远无法被完全接纳,”帕克说,“它们只能栖身于蚁巢边缘区域,我们认为这是其进化过程中的一种过渡状态。”
无独有偶,另一种名为Liometoxenus newtonarum的隐翅虫气味拟态同样并不完美。
为了弥补这一缺陷,它会分泌另一种特殊化合物,这种化合物能安抚蚂蚁,让蚂蚁放弃对其发起攻击。
与其他翅虫类似,它也无法深入蚁巢内部,只能在蚁巢外围捕食落单的成年蚂蚁。
一种名为Sceptobius lativentris的隐翅虫则展现出了截然不同的生存策略。
帕克的研究发现,这种成年隐翅虫会彻底关闭自身分泌表皮烃的能力。这一特性,能让它以“隐身”的状态,顺利潜入美西光胸臭蚁的巢穴。
为了完成这场天衣无缝的嗅觉伪装,隐翅虫会爬到蚂蚁身上,通过一种类似“梳理”的动作,盗取蚂蚁的专属气味。
“它会用下颚紧紧咬住蚂蚁的触角,再用足部反复刮擦蚂蚁的身体,最后将沾有蚂蚁气味的足部在自己全身仔细涂抹,”帕克这样描述这一过程。
他与研究同事对此深感震惊——经此操作后,这只隐翅虫的表皮烃轮廓,与蚂蚁的轮廓形成了“完美的镜像”。
“它相当于直接舀取了蚂蚁的表皮烃轮廓,将蚂蚁的化学信号彻底涂满全身,也正因如此,它才能被蚁群接纳为巢中同伴。”
一旦完成这场“气味伪装”,Sceptobius lativentris隐翅虫便在蚁巢中拥有了“免被攻击”的绝对特权。
蚂蚁不仅不会对其发起任何进攻,还会以口对口的方式为其喂食,甚至放任它捕食蚂蚁的幼虫和蚁卵,不会对其有任何追责。
欺骗共生,实为双刃剑
然而,这种依靠欺骗建立的共生关系,背后却暗藏着致命的隐患。
倘若在某一进化阶段,脱离与美西光胸臭蚁的共生关系,对隐翅虫的生存繁衍更有利,那么成年隐翅虫就需要重新开启自身的表皮烃分泌功能——但这一行为会立刻暴露它的伪装,让它瞬间成为宿主蚂蚁的眼中钉、肉中刺。
与此同时,离开了蚂蚁的表皮烃,隐翅虫根本无法完成自身的防脱水需求,最终只会干枯而亡。
更关键的是,帕克的实验还发现,蚂蚁的表皮烃附着在隐翅虫身上后,通常不到20小时就会逐渐消散,必须持续补充才能维持伪装。
这也就意味着,这类隐翅虫彻底被束缚在了蚁巢中,再也无法离开。
中佛罗里达大学(University of Central Florida)的行为生态学家克里斯蒂娜·克瓦皮奇(Christina Kwapich),同时也是《蚂蚁的客人:蚁生生物如何与宿主互动》一书的作者,她表示:“我一直很好奇,为什么这些隐翅虫一旦离开宿主蚂蚁,就无法继续存活。
我之前总以为,是它们离开蚁巢后得不到喂食、摄入的食物不足,但事实并非如此——它们脱水死亡的速度,远比饿死的速度快得多。”
尽管这看似是隐翅虫陷入了进化的死胡同,但帕克团队2025年发表在《当代生物学》(Current Biology)的另一项研究却发现了新的可能性:在实验室环境中,只要有机会,隐翅虫会主动尝试接近并对其他种类的蚂蚁完成“梳理”动作。
当然,这些陌生蚂蚁会立刻对其发起攻击,试图将它撕成碎片,但这一行为至少表明,隐翅虫具备拟态其他蚂蚁种类的尝试性。这也意味着,在合适的自然条件下,该物种或许能进化出另一种全新的共生模式。
克瓦皮奇的研究方向为蚁生蟋蟀(即与蚂蚁形成共生关系的蟋蟀),她对这项研究给出了高度评价:“研究团队从化学生态学、分子生物学和行为学三个核心角度切入研究,全方位、深层次地剖析了这一共生关系,最终得出的研究结论完整且极具说服力。”
接下来,帕克的实验室计划开展进一步研究,探究这些隐翅虫究竟是如何从最初的抵御蚂蚁、与蚂蚁为敌,逐渐进化为被蚁巢的生存环境所吸引,最终选择寄居蚁巢的。
此外,这一共生关系究竟是如何在漫长的进化时间中达到稳定状态的,也仍有诸多问题亟待探索解答。
帕克表示,其中一个核心问题始终值得深究:这些寄生性隐翅虫为何不会无限制繁殖,最终摧毁宿主的蚁巢?这种微妙且脆弱的平衡,是“进化出能跨越漫长地质年代、长久存续的共生关系的核心关键”。
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