在苏联核掩体内同类相食了30年,这群蚂蚁颠覆了昆虫学家的常识

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即便是身处绝境,渺小的蚂蚁也会找到存活下去的方法。曾有多达一百多万只工蚁被困在废弃的地下核掩体*中,无法逃出。然而在没有食物,没有光线,没有蚁后的情况下,仍生存了近30多年。

最近,在科学家的努力下,这些与世隔绝多年的蚂蚁终于重获自由,重新回到大自然的怀抱中。然而,它们存活下来的秘诀竟是吃掉自己的同类。

而这,也颠覆了昆虫学家的常识。

注:核掩体大意是地下能够抵挡核爆炸的密闭空间

2013年,波兰生物学家在波兰西部一个废弃的核掩体中,偶然发现了一大群多栉蚁(Formica polyctena)被困其中。经调查,这些掩体开始建于60年代,是曾经用来储存苏联核武器的。

自从被废弃后,核掩体便成为了一个没有任何食物来源的黑暗密室而有一个60厘米高的多栉蚁的巢穴,正坐落在位于核掩体通风管出口的森林地面上。不过,由于通风管上面的金属盖已经生锈了,因此蚂蚁会时不时地掉下来。

多栉蚁可不是一些媒体报道的食人蚁,它是一种欧洲红木蚁,在欧洲地区比较常见。这种蚂蚁通常在森林地面上建造舒适的土丘巢穴。它们会寻找生活在树上的蚜虫的含糖分泌物,并且用昆虫补充其饮食。可在核掩体里面的环境中这些食物都没有,蚂蚁是没有办法存活下来的。因此,科学家对这个现象十分感兴趣,便开始默默地在暗中观察这个特殊的蚁群。

很快,他们也发现这些蚂蚁一旦掉下去,就会困在里面,再也出不来。因为这掩体的墙足足有2.3米多高。对多栉蚁来说,要想爬出墙外,简直比登天还难。就算它们可以爬到墙上,但也无法通过天花板中间的通风管道(下图可见)爬出去了。

还好这些不幸的蚂蚁并不会原地等死。在极端恶劣的环境下,它们淡定地聚集在一起,继续用泥土和碎屑筑成平坦的巢穴,并坚持维护它。两年后,研究员再次参观掩体时,发现巢穴的规模仍在不断扩大。据估测,这个蚁群扩大到有近100万只的水平。

可这看似高度化合作的蚁群中,居然没有一个蚁后。要知道,没有蚁后不仅不能传宗接代,整个蚁群都可能会迅速死掉。然而它们非但活着,还出于本能一起构造了巢穴。即便如此,这个没有蚁后的蚁群也算不上是一个统一的蚁群。

为什么会这样呢?这得从蚂蚁身上那种为集体无私奉献的精神说起。

其实,在生物学上,蚂蚁的利他行为起源于一种情绪感染的机制。该机制能在整个群体里快速传递有关食物和危险的信号,也能保护同伴。比如对大多数蚂蚁来说,当蚁穴受到其他蚂蚁攻击时,蚂蚁们会释放一种粘稠的腐蚀性物质,这种物质落在入侵的蚂蚁身上,足以将对方杀死。

然而,释放腐蚀性物质的蚂蚁也会被这种物质杀死。自杀式的攻击保全了蚁穴的安危,但该蚂蚁却也牺牲了自己。这样的利他主义存在于“真社会性”的生物中。

所谓“真社会性”是专门用来定义蜜蜂、蚂蚁、白蚁等高度社会化组织的动物。对绝大多数动物来说,是不具有社会性的。比如鹿群就是因为机缘巧合群居在一起,并没有其他明确的分工。

我们人类则是有着“社会”价值观,懂得合作、互利,就能够发挥出团体的力量。但每个个体还是独立自主的。然而,真社会性生物走得更远,它们不仅一起合作照料后代,而且子代和亲代之间还有重叠,甚至愿意为了群体终身劳作而放弃生育权。

作为一种典型的真社会性生物,蚂蚁拥有极其严格的社会分工,一般划分为蚁后、士兵、工兵三个阶级

切叶蚁的七种工蚁阶级(左边)以及蚁后(右一及右二)

对于多栉蚁来说,在较大的族群,工蚁还会更加专门化,比如有的专门觅食,有的专门保护幼虫,有的则是搬运食物的搬运工。然而在这个巢穴,可以说什么都没有。所以这巢穴很有可能只是它们本能做出来,并没有实用性。

至于为什么工蚁能进行如此专业化的分工,是因为它们是真社会昆虫,一种比我们人类更模仿的公民。我们人类努力追求井然有序的社会,一个小小的蚁穴就轻松地做到了。它们将自己的工作写进了基因里,一生下来就明白自己的职责所在,直到死都不会忘记。而在一个蚁群中,只有蚁后才能生育,而其他全是雌性的工蚁都自愿放弃生育功能,专心照顾蚁后的孩子。

有一种理论认为,促使蚂蚁等真社会性动物这样舍身取义的动力是为了让自己基因传给后代更多。该理论也被称为亲缘选择理论,它认为每个个体的所有基因会以一定概率存在于其他的亲属身上。比如会产蜜的蜜罐蚁的基因也同样存在那些不会产蜜的工蚁身上。

蜜罐蚁属的蜜罐蚁,包含腹部富含糖蜜的贮蜜蚁及底下的一般工蚁

我们知道大多数动物都有双套染色体,一套来自父亲,一套来自母亲。比如猫、狗等。不过像蚂蚁、蜜蜂这样膜翅目中的物种里,它们的雄性都是发育自“未受精卵”,即没有父亲的精子。所以,这些雄性都只有一套来自蚁后的染色体。而雌性(工蚁工蜂)都发育自“受精卵”,所以和哺乳动物一样有两套染色体。

这样一来,双倍体表现为雌性,单倍体表现为雄性。那子代来自母亲是有一半可能是相同的;来自父亲的单倍体是完全一样的通过计算得出这些生物和姐妹之间的亲缘度能高达75%。相比之下,孩子只能继承母亲的一半基因,亲缘度只有50%。所以,它们会选择放弃自己的生育,而更倾向于照顾自己的姐妹。

另外有一种理论认为动物会以群体为单位进行自然选择,所有个体都选择了最大化群体利益。因为群体内部竞争的利益,远不如群体与群体间竞争的利益。就算你在一个群体是弱小的,但也会因为群体的胜利而得益。

比如木蚁就十分善于发动“蚂蚁战争”。它们常因为缺少食物而与临近的木蚁族群发生争斗。

一般来说,如果蚁后不幸死掉了,蚁群会迅速选出新的蚁后。这也是为什么科学家发现没有蚁后的现象时会感到大吃一惊。也正因为没有蚁后,蚁群是无法进行繁殖的。有科学家推测这个“蚁群”已经存在了近30年的时间。这让人们更好奇它们是如何在暗无天日的环境上维持生活的?

直到一项最新的研究,才揭开了核掩体木蚁存活的真相,即是吃自己同类的尸体。原来科学家在密室中发现150多具蚂蚁尸体,它们大多堆积在密室的地面。通过对尸体的观察,发现当中93%的蚂蚁死尸都有咬伤的痕迹,腹部也有刺孔,这些都是被吃掉的典型痕迹。

可以推测,后来不时从通道掉下来的蚂蚁,很容易由于食物少而加速死亡。而活在暗室里的蚂蚁就只能以它们为食了。了解了核掩堆的蚂蚁是能够靠着同类的尸体存活下来的以后,又有谁愿意眼睁睁地看着它们继续自相残杀呢?

于是,2016年,研究员试着在密室和通风管之间建立了一根垂直的木板路,以此帮助它们逃生。果不其然,当研究员第二年勘查这个密室时,发现被困蚂蚁全部沿着逃生路线离开了密室。它们应该返回地面蚁巢回归各自的蚁群里了。

很幸运,这些不幸陷入逆境中的蚂蚁们,最后终于柳暗花明,重见天日。后来有人总结这群蚂蚁的生存之道便是保持冷静。毕竟它们掉进暗室之后,依旧淡定地建造着巢穴。

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:沙漠蚂蚁帝国 BBC Natural World:Empire of the Desert Ants (2011)

超人:真社会性的文明何去何从?Ent 发表于 2013-06-25 来源:果壳

作者:宗华 核掩体内蚂蚁的生存之道 来源:科学网

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