■動物城
前不久,美國再次爆出「超級細菌」新聞,挑動人們敏感的神經。病原菌,這些直徑不足1微米,肉眼看不到的傢伙,在我們的生活中幾乎無處不在。致病性的細菌、黴菌可侵入人體,導致人體罹患各種疾病。
這些讓人深惡痛絕的菌類卻是一種螞蟻賴以生存的源泉。它們不僅不會被菌傷害到,反而將其「玩弄」於股掌之間。究竟是何種螞蟻能有如此與生俱來的「神功」?
神奇的育菇術
這種神奇的螞蟻就是生活在美洲熱帶和副熱帶地區的切葉蟻。切葉蟻因其可以切割樹葉而得名,人們也曾錯誤地認為切割下的樹葉就是它們的食物,但其實它們食物獲得的過程要複雜的多,切割樹葉只是第一步。
切葉蟻與其它蟻類一樣,也是社會分工極強的群居動物。在這其中,強壯的工蟻負責切割樹葉;工蟻通過尾部的快速震動使牙齒產生電鋸般的切割力,將葉子切成小塊,而後將切好的葉片背回它們的地下「宮殿」。
樹葉運回蟻穴後,由園丁蟻負責後續的育菇工作。樹葉要經過園丁蟻的清潔和整理,而後被一排排緊湊地堆砌起來,固定在適宜的位置。隨後,園丁蟻將自身的分泌物塗抹在葉片上,這些分泌物富含多種酶類,能將葉片鞣化;使其表面形成粘液層。粘液層中富含多種營養物質,是天然的培養基,園丁蟻再在其上「播種」少量自己培育的真菌。
接下來是菌絲的生長階段,園丁蟻會將自己的糞便作為肥料噴灑在葉片上;菌絲的生長速度很快,蘑菇可能在幾天內就會鑽出葉漿,慢慢長大。蘑菇頂部會分泌出黏液,黏液種富含各種營養,切葉蟻會來到這裡吸吮黏液;釋放出表層黏液後,蘑菇頂部會慢慢變硬,那裡則積聚了許多蛋白質,此時蛋白質就成為了切葉蟻的美食。
這就是切葉蟻「種」蘑菇的整個過程,它們一生唯一的食物就是這些真菌!
「百菌不侵」之身
如果你認為切葉蟻只要切割葉片,撒下菌種就能輕鬆獲得美食,那就大錯特錯了。正如人種植莊稼一樣,播種之後還需除草、施肥、噴藥等精心的照料才能有好的收成。
為了使種下的真菌能快速生長,蟻穴內的環境是非常適宜菌類生長的,這也為其他雜菌的生長創造了有利的條件。在整個菌的種植過程中,切葉蟻主要面對兩方面的困難,其一是怎樣保證種下的真菌不被其他雜菌汙染;其二就是在被眾多菌類團團包圍的環境中怎樣保護自身不被細菌或真菌侵染。
為了避免環境中的雜菌汙染種植的蘑菇,切葉蟻的嘴巴和前肢上進化出了許多細小的腺窩,腺窩中充斥著一種可以產生鏈酶素的寄生菌;這些腺窩有相應的細小孔道能通向切葉蟻身體外部,從而將鏈黴素分泌在菌絲周圍。相關研究證明,不同地域的切葉蟻還會根據周圍環境中有害病菌種類,自動調整所分泌鏈黴素的有效成分。如果分泌的鏈黴素不能將雜菌殺死,切葉蟻會將被雜菌汙染的蘑菇挑出,並將這些蘑菇背到遠離蟻穴的地方丟棄。
切葉蟻雖然時刻被各類病原菌所包圍,但令人驚訝的是它們身上竟然沒有任何病菌存在。它們是如何保持如此高的清潔度的呢?原來,切葉蟻選擇了與一種假諾卡氏菌屬的細菌「共生」。這種細菌如盔甲般附著於切葉蟻的體表,一旦螞蟻被病原體侵入,這層細菌鑄成的盔甲就會分泌抗生素,從而幫助了螞蟻抵抗入侵的病原體和黴菌。
看到這裡,你一定會感到忿忿不平,為何對人類而言如此恐怖的病原菌,在切葉蟻這裡成了美食;並且,面對病原菌的侵害,也能不費吹灰之力就能輕鬆將其擺平。
同樣,這也令科學家百思不得其解。目前,科學家已經從切葉蟻身上分離得到了多種菌株,並提取了相應的基因序列,用以檢測其產生的相應抗體對人類是否有活性。期望能利用這些特殊的菌群製造出新的抗生素,幫助人類更有效地治療疾病。或許不久的將來,人類也能如切葉蟻一般,輕鬆應對各種病原菌的挑戰!
(作者系中國科學院動物研究所在讀博士生)
(責任編輯:羅伯特)
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