圍觀螞蟻打架不只是童年樂(lè)趣

王企珂

它們可以吸引你駐足細(xì)心觀察，也能在你眼皮底下建立一座城市而不被察覺(jué)。它們有僅次于人類(lèi)的復(fù)雜社會(huì)，卻又仿佛渺小的與人類(lèi)的生活毫不相干。它們就是螞蟻，如此常見(jiàn)，可人類(lèi)還是對(duì)它們所知甚少。螞蟻研究者工作最有趣的部分就是跟螞蟻打交道，和100多年以來(lái)無(wú)數(shù)的昆蟲(chóng)學(xué)家們一樣，他們要干的活，就是花樣圍觀螞蟻打架，然后革新昆蟲(chóng)學(xué)認(rèn)知。

圍觀螞蟻的意外發(fā)現(xiàn)

看螞蟻打架估計(jì)是不少人的童年樂(lè)趣之一，而對(duì)一些昆蟲(chóng)學(xué)家來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)樂(lè)趣以研究的名義延續(xù)到成年之后——1886年，時(shí)年38歲的瑞士著名昆蟲(chóng)學(xué)家?jiàn)W古斯特·弗雷爾就還在變著花樣地觀察螞蟻打架。那年8月，他將4種不同的螞蟻的觸角切除后放進(jìn)了同一個(gè)盒子里。

在自然情況下，這些螞蟻一旦遇見(jiàn)就會(huì)相互攻擊。可這一次，它們卻并沒(méi)有表現(xiàn)出攻擊性行為，而是漸漸平和地聚集到了一起。到了第二天早上，這些螞蟻竟愉快地在一起玩耍了。這一場(chǎng)出人意料的“世界和平”，讓奧古斯特和其他科學(xué)家意識(shí)到，螞蟻的觸角應(yīng)該可以感知到一些重要的信號(hào)。

可是，19世紀(jì)的科學(xué)家并不清楚觸角感受的信號(hào)本質(zhì)是什么，有人猜想是觸角震動(dòng)的頻率在傳遞一定信息。等科學(xué)家證明螞蟻是通過(guò)化學(xué)信號(hào)來(lái)分辨敵友的時(shí)候，已經(jīng)是一個(gè)世紀(jì)后的事了。

用更高端的方式“挑撥”螞蟻打架

到20世紀(jì)80年代初期，有人發(fā)現(xiàn)，只要往螞蟻身體上涂抹從別的螞蟻身上提取的有機(jī)化合物，這些螞蟻就不再被自己的同伴們當(dāng)成朋友，而會(huì)被它們攻擊。不知道人們?cè)跒檫@一發(fā)現(xiàn)感到喜悅的同時(shí)，是不是也為這些慘遭“外星蟻”（其實(shí)就是人類(lèi)）綁架，回家后發(fā)現(xiàn)所有朋友都不認(rèn)識(shí)自己了的螞蟻感到過(guò)一絲心塞。但是話說(shuō)回來(lái)，這些實(shí)驗(yàn)仍然有一定缺陷——因?yàn)檫@樣的提取物組成其實(shí)很復(fù)雜，除了包括碳?xì)浠衔锿膺€包含一些別的有機(jī)物。

到了1999年，一群跨國(guó)合作的科學(xué)家開(kāi)始采用更高端的方式“挑撥”螞蟻打架：他們首先提取了螞蟻身上的一組有機(jī)物，用一系列的純化工作將這些物質(zhì)分成了碳?xì)浠衔锖椭?lèi)兩大類(lèi)，再分別將這些物質(zhì)的溶液涂在螞蟻身上。他們發(fā)現(xiàn)，只有碳?xì)浠衔锏慕M分可以干擾螞蟻的識(shí)別——如果在同一窩螞蟻身上涂上別窩螞蟻的碳?xì)浠衔铮@些螞蟻就會(huì)受到“室友”的攻擊。

至此，在奧古斯特的螞蟻為科學(xué)獻(xiàn)出觸角一百多年后，人們才終于確定，螞蟻是基于身體表面的碳?xì)浠衔镞M(jìn)行同窩識(shí)別的。事實(shí)上，螞蟻的絕大多數(shù)化學(xué)信號(hào)都是依靠這類(lèi)蠟質(zhì)的長(zhǎng)鏈烴類(lèi)物質(zhì)來(lái)傳遞的。除了傳遞信息，這類(lèi)物質(zhì)還具有黏附、感受和防止昆蟲(chóng)脫水等重要作用。

“你們夠了，能不能不再花樣‘挑撥我們打架了？至少……別打觸角的主意了？”可惜螞蟻并不會(huì)發(fā)出這樣的吶喊。即使有，以人類(lèi)目前的科技水平，也沒(méi)法聽(tīng)懂。而接下來(lái)的研究者，將會(huì)再次利用小螞蟻們打破一項(xiàng)根深蒂固的思維定式。

觸角，不僅僅是信號(hào)接收器

新的研究者就是澳大利亞墨爾本大學(xué)馬克·埃爾加的研究團(tuán)隊(duì)。他們注意到，大型動(dòng)物會(huì)利用身體各部位不同腺體的產(chǎn)物來(lái)發(fā)揮不同的功能，比如標(biāo)記領(lǐng)地、吸引異性、表現(xiàn)社會(huì)地位等。可是在社會(huì)性昆蟲(chóng)的研究里，卻一直都假設(shè)昆蟲(chóng)的身體表面信號(hào)是均勻的，而螞蟻的觸角則充當(dāng)著信號(hào)感受器的作用。這個(gè)假設(shè)到底成不成立？

實(shí)際情況似乎復(fù)雜得多。最初，研究人員采用了簡(jiǎn)單粗暴的方式展開(kāi)調(diào)查——將澳洲肉蟻身體各個(gè)部位大卸八塊，分別研究這些部位的碳?xì)浠衔锝M成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同一個(gè)螞蟻不同身體部位的碳?xì)浠衔铮顒e竟然比不同窩螞蟻之間的差別還要大。而且，不同窩的螞蟻彼此似乎都對(duì)對(duì)方的觸角更加感興趣，而較少去感受對(duì)方的足或者腹部。

一般而言，當(dāng)不同窩的澳洲肉蟻相遇時(shí)，它們不但不去愛(ài)自己的鄰居，反而常常會(huì)相互做出一種帶有敵對(duì)意味的展示行為。有時(shí)候，數(shù)百只螞蟻會(huì)從早到晚在它們領(lǐng)地的邊界上這樣“打架”，形成夏天澳洲鄉(xiāng)間的一景。

不過(guò)，當(dāng)研究人員改進(jìn)先人研究的手段，將一部分螞蟻的觸角切除，將它們與完整的、不同窩的螞蟻放在一起時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)它們不再能引起敵對(duì)行為。為什么丟掉觸角的螞蟻也就“丟失”自己的身份了呢？難道螞蟻?zhàn)R別是否同窩的信號(hào)，在于觸角之上嗎？

為了證明這一猜想，研究人員將螞蟻放在冰箱里“凍暈”后，小心地將它們觸角上的那些信號(hào)物質(zhì)用有機(jī)溶劑除掉，再重復(fù)前面的實(shí)驗(yàn)。果然，同樣的情況再次發(fā)生：這些被折騰過(guò)的螞蟻雖然可以認(rèn)出對(duì)方是敵人，但是不再被當(dāng)做敵人遭到攻擊了——簡(jiǎn)直堪稱(chēng)螞蟻界的間諜。

這樣的實(shí)驗(yàn)，也第一次證明了昆蟲(chóng)的觸角除了起感知信號(hào)的作用外，還能夠傳遞重要的化學(xué)信號(hào)，同窩識(shí)別信號(hào)至少是其中一種。這兩次異窩螞蟻間的和平，也再一次無(wú)情地宣告了人類(lèi)對(duì)昆蟲(chóng)如何交流的了解實(shí)在太少。

不斷探索帶來(lái)新發(fā)現(xiàn)

了解昆蟲(chóng)的信號(hào)交流可不只是為了解釋螞蟻為什么打架或不打架。這些知識(shí)還可以應(yīng)用在病蟲(chóng)害防治、入侵物種控制和仿生學(xué)等方面。經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)觀察能夠提供全新的觀點(diǎn)，新的研究手段和故事也必將繼續(xù)帶來(lái)新的發(fā)現(xiàn)。

下次，當(dāng)你們?cè)倏匆?jiàn)螞蟻打架時(shí)，不用為自己的好奇心感到不好意思——這已然是一項(xiàng)古老的傳統(tǒng)，從奧古斯特第一次將螞蟻的觸角切掉開(kāi)始，這個(gè)故事就延續(xù)了100多年，還將一直發(fā)展下去。因?yàn)椋诓粩嗵剿鬟@些行為的過(guò)程中，人類(lèi)也在一點(diǎn)一點(diǎn)地改變昆蟲(chóng)學(xué)。