神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺使收割機(jī)螞蟻更具生產(chǎn)力

紅色收割機(jī)螞蟻(Pogonomyrmex barbatus)的殖民地在沙漠中搜尋提供食物和水的種子。覓食者在沙漠太陽下面會(huì)失水，干燥條件下的水分流失率更高。為了控制食物積累和水分流失之間的權(quán)衡，菌落調(diào)整覓食活動(dòng)以適應(yīng)環(huán)境條件的變化，特別是濕度。在一項(xiàng)新的研究中，斯坦福大學(xué)的研究人員丹尼爾弗里德曼和他的合著者研究了殖民地如何調(diào)節(jié)集體覓食行為的神經(jīng)生理學(xué)基礎(chǔ)。

“蟻群的行為幾乎就像一個(gè)多細(xì)胞生物; 殖民地是進(jìn)化單位，“弗里德曼說。

“我們想看看殖民地之間的集體行為差異是否與個(gè)體覓食腦化學(xué)的差異有關(guān)。”

首先，來自斯坦福大學(xué)，弗吉尼亞大學(xué)，加利福尼亞大學(xué)，洛杉磯大學(xué)和圣地亞哥大學(xué)的弗里德曼和他的同事收集了亞利桑那州沙漠中六個(gè)以前研究過的紅色收割機(jī)螞蟻群的覓食者。

一半的殖民地經(jīng)常在干燥的天氣里覓食，而其他的則在干燥的日子里將覓食者留在家中。

當(dāng)研究人員通過RNA測序解剖覓食者的大腦并測量基因表達(dá)時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)兩組之間在與神經(jīng)遞質(zhì)信號(hào)傳導(dǎo)和代謝相關(guān)的基因表達(dá)方面存在差異。

看到這些結(jié)果，他們想知道操縱稱為多巴胺的神經(jīng)遞質(zhì)的大腦水平是否會(huì)影響野外的覓食行為。

該團(tuán)隊(duì)決定在亞利桑那州研究一組新的9個(gè)殖民地。

對(duì)于這些菌落中的每一個(gè)，科學(xué)家用多巴胺處理了一些巢友，一些用對(duì)照溶液處理。他們用油漆對(duì)螞蟻進(jìn)行顏色編碼。

在給藥后的第二天，他們觀察到多巴胺治療的螞蟻比他們的對(duì)照治療的巢友進(jìn)行更多的覓食行程。

他們還發(fā)現(xiàn)受多巴胺影響的菌落似乎自然對(duì)濕度更敏感，在更悶熱的日子里覓食更多，在干燥的日子里待在家里。

為了驗(yàn)證他們的結(jié)果，研究作者重復(fù)了實(shí)驗(yàn)，但添加了一組用3-碘酪氨酸治療，這是一種抑制多巴胺的化學(xué)物質(zhì)。

他們看到了相反的效果：多巴胺合成的抑制劑導(dǎo)致處理過的螞蟻減少飼料。

“覓食腦多巴胺的增加似乎增加了個(gè)體螞蟻的覓食。這支持了這樣一種觀點(diǎn)，即巢穴之間的行為差??異可能與大腦多巴胺水平的差異有關(guān)，“弗里德曼說。

“我們知道覓食者所承擔(dān)的個(gè)人風(fēng)險(xiǎn)與殖民地的集體決策有關(guān)，但在那里學(xué)習(xí)還有很多。”

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