Temnothorax americanus是一種在美國(guó)東北部發(fā)現(xiàn)的奴隸制螞蟻。這些微小的社會(huì)昆蟲既沒(méi)有撫養(yǎng)后代，也沒(méi)有自己尋找食物。相反，他們襲擊了另一種螞蟻物種Temnothorax longispinosus的巢穴，綁架它們的幼蟲和蛹將它們帶回自己的巢穴。一旦這些已經(jīng)到了成年期，被綁架的螞蟻必須喂養(yǎng)奴隸物種的巢穴，尋找食物，喂養(yǎng)奴隸制造者，甚至捍衛(wèi)它們的巢穴。一群奴隸制造者，由一位女王和兩到五名工人組成，可以保留30至60名奴隸。

在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自約翰內(nèi)斯古騰堡大學(xué)(JGU)的生物學(xué)家研究了寄生蟲與寄主之間的特殊關(guān)系，并做了一個(gè)令人興奮的發(fā)現(xiàn)：寄主螞蟻?zhàn)孕l(wèi)的能力，關(guān)鍵取決于襲擊奴隸制造者是否來(lái)自某個(gè)地區(qū)成功或不太成功的寄生蟲種群。如果奴隸制造者來(lái)自奴隸制造者罕見的地方，那么主人螞蟻會(huì)對(duì)入侵者做出積極的反應(yīng)。相反，如果入侵者來(lái)自奴隸制造者常見的區(qū)域，則主人不會(huì)識(shí)別他們，因此不會(huì)積極響應(yīng)。該研究還揭示了它們?nèi)绾畏磻?yīng)的這種差異也反映在與侵略相關(guān)的基因在螞蟻大腦中的活躍程度。

類似鳥類育雛寄生蟲如杜鵑，T. americanus屬于一類被稱為社會(huì)寄生蟲的寄生蟲，它們不會(huì)直接傷害宿主的身體，而是操縱他們的社交或育兒護(hù)理行為。社會(huì)寄生蟲及其寄主參與了“共同進(jìn)化的軍備競(jìng)賽”：寄生蟲完善了對(duì)宿主的開發(fā)，而宿主則不斷發(fā)展出更好的防御策略。當(dāng)寄生壓力較低時(shí)，T。longispinosus對(duì)協(xié)同作戰(zhàn)的攻擊作出反應(yīng)，但是，在寄生現(xiàn)象更為普遍的地方，它的防御戰(zhàn)略從戰(zhàn)斗轉(zhuǎn)向飛行。正是這種關(guān)系的確切性質(zhì)，以及JGU有機(jī)和分子進(jìn)化研究所(iOME)的Susanne Foitzik教授工作組在新研究中所進(jìn)行的相應(yīng)反應(yīng)。

來(lái)自生態(tài)成功種群的寄生蟲仍然未被發(fā)現(xiàn)，并且不會(huì)引發(fā)防御基因的活動(dòng)

為了準(zhǔn)備這項(xiàng)研究，該組織的成員收集了來(lái)自北美東部八個(gè)不同地區(qū)的巖石中的橡子，枝條和裂縫的寄主螞蟻的殖民地。在這八個(gè)地區(qū)中的五個(gè)地區(qū)發(fā)現(xiàn)了奴隸制造的螞蟻。研究人員研究了螞蟻在相遇時(shí)如何表現(xiàn)，測(cè)試來(lái)自所有地區(qū)的螞蟻。“主機(jī)的行為完全取決于奴隸制造者的起源，”Foitzik總結(jié)道。當(dāng)主人螞蟻T. longispinosus的巢被襲擊時(shí)，對(duì)于防御者而言，攻擊者來(lái)自哪個(gè)環(huán)境比他們自己的地理起源更重要。來(lái)自成功人口的奴隸制成功的螞蟻成功地?zé)o法識(shí)別，因此遭遇了較弱的防御。這反映在宿主螞蟻的基因活動(dòng)中。“

的能力寄生蟲從成功的人群幾乎完全消除了它們的宿主防御主要是由于其在剩余的未被發(fā)現(xiàn)的成功。螞蟻使用碳?xì)浠衔镞M(jìn)行化學(xué)識(shí)別，這些碳?xì)浠衔锔采w了它們身體的外層，即角質(zhì)層。奴隸制造的螞蟻試圖限制用于識(shí)別他們身體的物質(zhì)的數(shù)量。非常成功的寄生蟲種群只攜帶少量宿主螞蟻用來(lái)檢測(cè)它們的化學(xué)物質(zhì)。“因此，他們能夠在主持人的雷達(dá)下飛行，”Susanne Foitzik教授說(shuō)。“如果它們成功，我們看到宿主螞蟻基因活動(dòng)的變化較小。” 然后，育雛劫匪可以不被注意地進(jìn)入宿主巢穴。

工蟻中的基因表達(dá)與其活動(dòng)的關(guān)系比與年齡或生育能力的關(guān)聯(lián)性更強(qiáng)

在另一項(xiàng)研究中，F(xiàn)oitzik的研究小組還研究了Temnothorax longispinosus種的螞蟻中基因的活性。為了在環(huán)保方面取得成功，社會(huì)性昆蟲不僅依賴于分工，而且還依賴于女王和工人之間以及工人自身之間的分工。無(wú)論是照料育雛還是覓食，工人所扮演的角色都受到年齡，生育率和營(yíng)養(yǎng)狀況的影響。傾向于育雛的螞蟻更年輕，更肥沃，更肥胖?？茖W(xué)家們將螞蟻的特殊作用與年齡和生育能力相關(guān)聯(lián)。“如果你從一個(gè)殖民地中移除所有育雛護(hù)理人員，一些覓食者會(huì)變成育兒照顧者，反之亦然，”Foitzik解釋道。

值得注意的是，螞蟻行為的主要變化可以由個(gè)體基因觸發(fā)。一個(gè)特別重要的基因是卵黃蛋白原樣A，它在育雛護(hù)理者中非?；钴S。如果這個(gè)基因被下調(diào)，工人就會(huì)停止照顧殖民地的后代，并花更多的時(shí)間照顧成年的同伴。美因茨研究人員的研究結(jié)果表明，類似卵黃蛋白原的A基因會(huì)影響工人對(duì)育雛氣味的敏感性。如果螞蟻不再感覺(jué)到它們，它們就會(huì)停止照顧它們。這些實(shí)驗(yàn)表明社會(huì)昆蟲社會(huì)的分工如何受到規(guī)范，因?yàn)槿后w成員以不同的方式對(duì)與螞蟻社會(huì)中不同任務(wù)相關(guān)的特定刺激作出反應(yīng)。