在蘇聯核掩體內同類相食了30年,這群螞蟻顛覆了昆蟲學家的常識

2020-12-04 騰訊網

即便是身處絕境,渺小的螞蟻也會找到存活下去的方法。曾有多達一百多萬隻工蟻被困在廢棄的地下核掩體*中,無法逃出。然而在沒有食物,沒有光線,沒有蟻后的情況下,仍生存了近30多年。

最近,在科學家的努力下,這些與世隔絕多年的螞蟻終於重獲自由,重新回到大自然的懷抱中。然而,它們存活下來的秘訣竟是吃掉自己的同類。

而這,也顛覆了昆蟲學家的常識。

註:核掩體大意是地下能夠抵擋核爆炸的密閉空間

2013年,波蘭生物學家在波蘭西部一個廢棄的核掩體中,偶然發現了一大群多櫛蟻(Formica polyctena)被困其中。經調查,這些掩體開始建於60年代,是曾經用來儲存蘇聯核武器的。

自從被廢棄後,核掩體便成為了一個沒有任何食物來源的黑暗密室而有一個60釐米高的多櫛蟻的巢穴,正坐落在位於核掩體通風管出口的森林地面上。不過,由於通風管上面的金屬蓋已經生鏽了,因此螞蟻會時不時地掉下來。

多櫛蟻可不是一些媒體報導的食人蟻,它是一種歐洲紅木蟻,在歐洲地區比較常見。這種螞蟻通常在森林地面上建造舒適的土丘巢穴。它們會尋找生活在樹上的蚜蟲的含糖分泌物,並且用昆蟲補充其飲食。可在核掩體裡面的環境中這些食物都沒有,螞蟻是沒有辦法存活下來的。因此,科學家對這個現象十分感興趣,便開始默默地在暗中觀察這個特殊的蟻群。

很快,他們也發現這些螞蟻一旦掉下去,就會困在裡面,再也出不來。因為這掩體的牆足足有2.3米多高。對多櫛蟻來說,要想爬出牆外,簡直比登天還難。就算它們可以爬到牆上,但也無法通過天花板中間的通風管道(下圖可見)爬出去了。

還好這些不幸的螞蟻並不會原地等死。在極端惡劣的環境下,它們淡定地聚集在一起,繼續用泥土和碎屑築成平坦的巢穴,並堅持維護它。兩年後,研究員再次參觀掩體時,發現巢穴的規模仍在不斷擴大。據估測,這個蟻群擴大到有近100萬隻的水平。

可這看似高度化合作的蟻群中,居然沒有一個蟻后。要知道,沒有蟻后不僅不能傳宗接代,整個蟻群都可能會迅速死掉。然而它們非但活著,還出於本能一起構造了巢穴。即便如此,這個沒有蟻后的蟻群也算不上是一個統一的蟻群。

為什麼會這樣呢?這得從螞蟻身上那種為集體無私奉獻的精神說起。

其實,在生物學上,螞蟻的利他行為起源於一種情緒感染的機制。該機制能在整個群體裡快速傳遞有關食物和危險的信號,也能保護同伴。比如對大多數螞蟻來說,當蟻穴受到其他螞蟻攻擊時,螞蟻們會釋放一種粘稠的腐蝕性物質,這種物質落在入侵的螞蟻身上,足以將對方殺死。

然而,釋放腐蝕性物質的螞蟻也會被這種物質殺死。自殺式的攻擊保全了蟻穴的安危,但該螞蟻卻也犧牲了自己。這樣的利他主義存在於「真社會性」的生物中。

所謂「真社會性」是專門用來定義蜜蜂、螞蟻、白蟻等高度社會化組織的動物。對絕大多數動物來說,是不具有社會性的。比如鹿群就是因為機緣巧合群居在一起,並沒有其他明確的分工。

我們人類則是有著「社會」價值觀,懂得合作、互利,就能夠發揮出團體的力量。但每個個體還是獨立自主的。然而,真社會性生物走得更遠,它們不僅一起合作照料後代,而且子代和親代之間還有重疊,甚至願意為了群體終身勞作而放棄生育權。

作為一種典型的真社會性生物,螞蟻擁有極其嚴格的社會分工,一般劃分為蟻后、士兵、工兵三個階級

切葉蟻的七種工蟻階級(左邊)以及蟻后(右一及右二)

對於多櫛蟻來說,在較大的族群,工蟻還會更加專門化,比如有的專門覓食,有的專門保護幼蟲,有的則是搬運食物的搬運工。然而在這個巢穴,可以說什麼都沒有。所以這巢穴很有可能只是它們本能做出來,並沒有實用性。

至於為什麼工蟻能進行如此專業化的分工,是因為它們是真社會昆蟲,一種比我們人類更模仿的公民。我們人類努力追求井然有序的社會,一個小小的蟻穴就輕鬆地做到了。它們將自己的工作寫進了基因裡,一生下來就明白自己的職責所在,直到死都不會忘記。而在一個蟻群中,只有蟻后才能生育,而其他全是雌性的工蟻都自願放棄生育功能,專心照顧蟻后的孩子。

有一種理論認為,促使螞蟻等真社會性動物這樣捨身取義的動力是為了讓自己基因傳給後代更多。該理論也被稱為親緣選擇理論,它認為每個個體的所有基因會以一定概率存在於其他的親屬身上。比如會產蜜的蜜罐蟻的基因也同樣存在那些不會產蜜的工蟻身上。

蜜罐蟻屬的蜜罐蟻,包含腹部富含糖蜜的貯蜜蟻及底下的一般工蟻

我們知道大多數動物都有雙套染色體,一套來自父親,一套來自母親。比如貓、狗等。不過像螞蟻、蜜蜂這樣膜翅目中的物種裡,它們的雄性都是發育自「未受精卵」,即沒有父親的精子。所以,這些雄性都只有一套來自蟻后的染色體。而雌性(工蟻工蜂)都發育自「受精卵」,所以和哺乳動物一樣有兩套染色體。

這樣一來,雙倍體表現為雌性,單倍體表現為雄性。那子代來自母親是有一半可能是相同的;來自父親的單倍體是完全一樣的通過計算得出這些生物和姐妹之間的親緣度能高達75%。相比之下,孩子只能繼承母親的一半基因,親緣度只有50%。所以,它們會選擇放棄自己的生育,而更傾向於照顧自己的姐妹。

另外有一種理論認為動物會以群體為單位進行自然選擇,所有個體都選擇了最大化群體利益。因為群體內部競爭的利益,遠不如群體與群體間競爭的利益。就算你在一個群體是弱小的,但也會因為群體的勝利而得益。

比如木蟻就十分善於發動「螞蟻戰爭」。它們常因為缺少食物而與臨近的木蟻族群發生爭鬥。

一般來說,如果蟻后不幸死掉了,蟻群會迅速選出新的蟻后。這也是為什麼科學家發現沒有蟻后的現象時會感到大吃一驚。也正因為沒有蟻后,蟻群是無法進行繁殖的。有科學家推測這個「蟻群」已經存在了近30年的時間。這讓人們更好奇它們是如何在暗無天日的環境上維持生活的?

直到一項最新的研究,才揭開了核掩體木蟻存活的真相,即是吃自己同類的屍體。原來科學家在密室中發現150多具螞蟻屍體,它們大多堆積在密室的地面。通過對屍體的觀察,發現當中93%的螞蟻死屍都有咬傷的痕跡,腹部也有刺孔,這些都是被吃掉的典型痕跡。

可以推測,後來不時從通道掉下來的螞蟻,很容易由於食物少而加速死亡。而活在暗室裡的螞蟻就只能以它們為食了。了解了核掩堆的螞蟻是能夠靠著同類的屍體存活下來的以後,又有誰願意眼睜睜地看著它們繼續自相殘殺呢?

於是,2016年,研究員試著在密室和通風管之間建立了一根垂直的木板路,以此幫助它們逃生。果不其然,當研究員第二年勘查這個密室時,發現被困螞蟻全部沿著逃生路線離開了密室。它們應該返回地面蟻巢回歸各自的蟻群裡了。

很幸運,這些不幸陷入逆境中的螞蟻們,最後終於柳暗花明,重見天日。後來有人總結這群螞蟻的生存之道便是保持冷靜。畢竟它們掉進暗室之後,依舊淡定地建造著巢穴。

Formica polyctena .Wikipedia.on 8 November 2019, at 14:06 (UTC).

Eusociality.Wikipedia. on 21 November 2018, at 18:36 (UTC).

Wilson, Edward O. (2012). The Social Conquest of Earth. Liveright.

Pinker, Steven. "The False Allure of Group Selection". Edge. Retrieved 31 July 2016.

Pinker, Steven. "The False Allure of Group Selection". Edge. Retrieved 31 July 2016.

BBC 自然世界:沙漠螞蟻帝國 BBC Natural World:Empire of the Desert Ants (2011)

超人:真社會性的文明何去何從?Ent 發表於 2013-06-25 來源:果殼

作者:宗華 核掩體內螞蟻的生存之道 來源:科學網

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