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【熱聞】螞蟻山的恐慌：螞蟻大腦中的特殊信息素反應(yīng)

2023-06-30 16:54:35 來源：cnBeta

【資料圖】

您是否曾經(jīng)注意到家里有一只螞蟻，卻發(fā)現(xiàn)一周后整個(gè)蟻群都搬進(jìn)來了？再比如，你設(shè)置的陷阱只能捕獲其中的幾只螞蟻，但很快，蟻群的其余部分就神秘地消失了。現(xiàn)在，6 月 14 日發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的一項(xiàng)研究探討了某些危險(xiǎn)信號(hào)信息素（螞蟻為了相互交流而發(fā)出的氣味標(biāo)記）如何激活螞蟻大腦的特定部分，并改變整個(gè)巢穴的行為。

一項(xiàng)新的研究顯示，螞蟻通過特定的信息素傳達(dá)危險(xiǎn)，這些信息素激活了它們大腦的一個(gè)特定部分，引發(fā)了復(fù)雜的反應(yīng)，如撤離巢穴和保護(hù)后代。這種反應(yīng)因蟻群大小而異，未來的研究旨在深入研究不同的螞蟻群體如何處理相同的信號(hào)。

“人類并不是唯一具有復(fù)雜社會(huì)和交流系統(tǒng)的動(dòng)物，”洛克菲勒大學(xué)的主要作者泰勒·哈特說。 “在進(jìn)化過程中，與其他昆蟲相比，螞蟻進(jìn)化出了極其復(fù)雜的嗅覺系統(tǒng)，這使得它們能夠使用許多不同類型的信息素進(jìn)行交流，這些信息素可能意味著不同的事情。”

這項(xiàng)研究表明，螞蟻的大腦中有自己負(fù)責(zé)溝通和交流中心，這有點(diǎn)類似于人類。該中心可以解釋來自其他螞蟻的警報(bào)信息素或“危險(xiǎn)信號(hào)”。它們大腦的這一部分可能比蜜蜂等其他昆蟲的大腦更先進(jìn)，之前的研究表明，蜜蜂依賴大腦的許多不同部分來協(xié)調(diào)對(duì)單一信息素的反應(yīng)。

“螞蟻大腦中似乎有一個(gè)感覺中樞，所有引起恐慌的警報(bào)信息素都流入其中，”洛克菲勒大學(xué)的通訊作者丹尼爾·克羅瑙爾說。

研究人員使用一種名為 GCaMP 的工程蛋白來掃描暴露于危險(xiǎn)信號(hào)的克隆掠食蟻的大腦活動(dòng)。 GCaMP 的工作原理是將自身附著在鈣離子上，鈣離子會(huì)隨著大腦活動(dòng)而爆發(fā)，產(chǎn)生的熒光化合物可以在適合觀察它們的高分辨率顯微鏡上看到。

在進(jìn)行掃描時(shí)，研究人員注意到，螞蟻大腦中只有一小部分會(huì)因危險(xiǎn)信號(hào)而發(fā)光，但螞蟻仍然表現(xiàn)出即時(shí)而復(fù)雜的反應(yīng)行為。這些行為被稱為“恐慌反應(yīng)”，因?yàn)樗鼈兩婕疤优?、撤離巢穴以及將后代從巢穴轉(zhuǎn)移到更安全的地方等行為。

具有不同群體大小的螞蟻種類也使用不同的信息素來傳達(dá)各種信息。哈特說：“我們認(rèn)為，在野外，克隆掠奪蟻的蟻群規(guī)模通常只有數(shù)十到數(shù)百只，就蟻群而言，這個(gè)規(guī)模相當(dāng)小。通常，這些小群體往往會(huì)出現(xiàn)恐慌反應(yīng)作為他們的警報(bào)行為，因?yàn)樗麄兊闹饕繕?biāo)是逃跑和生存。他們不能讓很多人冒險(xiǎn)。行軍蟻是克隆掠奪蟻的近親，擁有龐大的蟻群——數(shù)十萬或數(shù)百萬個(gè)體——而且它們的攻擊性更強(qiáng)。”

無論哪種物種，蟻群中的螞蟻都會(huì)根據(jù)品種和角色進(jìn)行劃分，不同品種和角色的螞蟻的解剖結(jié)構(gòu)略有不同。為了這項(xiàng)研究的目的，研究人員選擇克隆掠奪蟻?zhàn)鳛橐粋€(gè)物種，因?yàn)樗鼈兒苋菀卓刂啤?他們使用一種品種和角色中的一種性別的螞蟻（雌性工蟻）來確保一致性，從而更容易觀察廣泛的模式。一旦研究人員對(duì)品種、性別和角色之間的神經(jīng)差異有更清晰的了解，他們可能就能更好地理解不同螞蟻大腦如何處理相同的信號(hào)。

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