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嗅觉是维系蚂蚁社会的重要感觉

地球上几乎每个地方都可以找到蚂蚁,粗略估计表明有超过10千万亿个体——即1后面跟着16个零,或者每人大约有100万只蚂蚁。蚂蚁是地球上生物学上最成功的动物之一。

它们进化成功的一个令人惊讶的部分是惊人的嗅觉,它使它们能够相互识别、交流和合作。

蚂蚁生活在复杂的群体中,有时也称为巢穴,是进行广泛社会互动的场所。在这里,一个或多个蜂后负责该群体内的所有繁殖。绝大多数群体成员是女工——从不交配或繁殖的姐妹,只为群体服务。

蚂蚁需要保卫自己的蚁群、寻找食物和照顾后代。为了完成这些任务,一些蚂蚁物种驯化了其他昆虫,而另一些蚂蚁则创造了农业系统,收获叶子并从中种植可食用的真菌花园。成功协调所有这些错综复杂的任务需要同巢伙伴之间进行可靠且安全的通信。

我们是研究蚂蚁非凡感官能力的生物学家。我们最近发表在BMCBiology上的研究表明,他们的社会如何依赖于可靠信息的交换,如果这些信息受到干扰,他们的殖民地就会厄运。

人类交流主要依赖于口头和视觉线索。我们通常通过他们的声音、他们的面部表情或他们穿的衣服来识别我们的朋友。然而,蚂蚁主要依靠它们敏锐的嗅觉。

一种称为外骨骼的外壳包裹着蚂蚁的身体。这种油腻的外衣带有一种独特的气味,这种气味因人而异,并赋予每只蚂蚁独特的气味特征,其他蚂蚁可以检测到。这种气味特征可以传达重要信息。

例如,蜂后的气味与工蜂略有不同,因此在蜂群中受到特殊对待。重要的是,来自不同蚁群的蚂蚁闻起来会略有不同。这些差异的检测和解码对于蚁群防御至关重要,并且当蚂蚁捕捉到入侵者的气息时,可能会引发蚁群之间的侵略性地盘争夺战。

对于蚂蚁和其他昆虫来说,当气味进入它们触角上的细小毛发时,接收化学信息就开始了。这些毛发是中空的,包含特殊的受体,称为化学感觉神经元,可以将化学信息分类并发送到蚂蚁的大脑。

气味,例如蚂蚁油腻的皮毛散发出的气味,就像化学“钥匙”。只有当它们被插入正确的一组化学感觉神经元“锁”时,蚂蚁才能闻到这些气味键。神经锁对任何气味都保持关闭状态,除了它的特殊钥匙。但是,当正确的密钥绑定到正确的神经元锁时,受体会向大脑发送复杂的信息。蚂蚁的大脑能够解码这些感官信息,做出最终导致同巢伙伴之间合作或非同巢伙伴之间战斗的决定。

换锁

为了更好地了解蚂蚁如何检测和交流信息,我们使用精确靶向药物和基因工程等实验室工具来操纵它们的嗅觉。我们特别感兴趣的是当蚂蚁的嗅觉出现问题时会发生什么。

例如,当我们阻止气味“钥匙”打开化学感应“锁”时,它会阻止化学信息到达大脑。这就像堵住你的鼻子或站在一个完全黑暗的房间里——没有气味或景象会被记录下来。我们也可以同时打开所有的“锁”,让神经元充满太多信息。这两种情况都会极大地损害蚂蚁检测和接收准确信息的能力。

当我们扰乱蚂蚁的嗅觉时——无论是关闭还是淹没它们的气味感受器——我们发现它们不再攻击非巢穴伙伴。相反,他们变得不那么激进了。在没有明确信息的情况下,蚂蚁会保持克制,选择接受而不是攻击同伴。换句话说,蚂蚁先提问,然后射击。

我们相信这种社会约束是与生俱来的,并赋予蚂蚁进化优势。当你和成千上万的姐妹生活在一个群体中时,一个简单的身份错误或沟通不畅的情况可能会导致致命的内斗和社会混乱,这可能会付出非常高的代价。

当我们实验中的蚂蚁失去嗅觉,并且它们检测准确信息的能力受到损害时,它们就不再团结在一个有凝聚力的群体中。

他们不仅无法识别和攻击敌人,而且还会停止与朋友合作。没有护士照顾幼崽或觅食者收集食物,卵就会干涸,蜂王就会挨饿。

我们发现,如果没有一种准确的方式来交流和接收化学信息,蚂蚁社会就会崩溃,蚁群很快就会死亡。沟通不畅或缺乏准确信息也会影响其他高度社会化的动物,包括人类。对于蚂蚁来说,这完全取决于它们的嗅觉。

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