在巴西圣保羅大學(xué)(USP)RibeirãoPreto校區(qū)工作的研究人員發(fā)現(xiàn)，與切葉螞蟻物種Atta sexdens rubropilosa相關(guān)的微生物群中發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)菌產(chǎn)生所謂的“蹤跡信息素”，即所用的芳香化合物。螞蟻在他們的巢穴里留下痕跡。有關(guān)其研究結(jié)果的文章已發(fā)表在“科學(xué)報(bào)告”上。

在Atta sexdens rubropilosa的情況下，屬于稱為吡嗪的雜環(huán)化合物類的物質(zhì)引導(dǎo)螞蟻而不偏離蟻丘。研究員MônicaTarlaricoPupo是圣保羅大學(xué)RibeirãoPreto藥學(xué)院(FCFRP-USP)的教授，也是該項(xiàng)目的主要研究者，他說，螞蟻的微生物組產(chǎn)生的吡嗪產(chǎn)生于不止一個(gè)殖民地。

“由粘質(zhì)沙雷氏菌(Serratia marcescens)產(chǎn)生的尾跡信息素或者粘質(zhì)沙雷氏菌(S. marcescens)是否只能通過某種方式增加整個(gè)過程?她說。

該研究是Eduardo Afonso da Silva Junior博士研究的一部分，并與美國哈佛大學(xué)的科學(xué)家合作進(jìn)行。

當(dāng)科學(xué)家們正在尋找能夠保護(hù)寄生真菌中的蟻群的微生物時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生吡嗪的細(xì)菌。“這些切葉刀攜帶的葉子實(shí)際上可以作為培養(yǎng)Leucoagaricus gongylophorus的基質(zhì)，這種真菌是它們飼養(yǎng)的物種。但是，這種系統(tǒng)容易受到感染，”Pupo解釋道。

“在某些情況下，可能損害蟻群生存能力的另一種致病物種會(huì)在它們吃的真菌上生長。共生細(xì)菌產(chǎn)生的化合物可以殺死寄生真菌而不會(huì)破壞食物來源。我們開始識(shí)別這些化合物。”

文章中描述的實(shí)驗(yàn)涉及在USP的RibeirãoPreto校園收集的菌落。當(dāng)科學(xué)家成功收集女王時(shí)，部分殖民地被運(yùn)送到實(shí)驗(yàn)室，昆蟲表面和身體內(nèi)的所有細(xì)菌被分離，表征并置于培養(yǎng)基中。

在此過程中，Silva Junior意識(shí)到當(dāng)S. marcescens在實(shí)驗(yàn)室中生長時(shí)，它釋放出強(qiáng)烈的香氣，與同一實(shí)驗(yàn)室中保存的螞蟻氣味非常相似。“我們決定研究這種細(xì)菌產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物并發(fā)現(xiàn)了吡嗪，其中有一種分子沒有在科學(xué)文獻(xiàn)中描述，”Pupo說。

研究人員使用了一種專門用于吸收培養(yǎng)板中芳香族化合物的纖維。之后，通過氣相色譜 - 質(zhì)譜(GC-MS)分析該物質(zhì)。“我們?cè)谖浵伒亩鞠僦邪l(fā)現(xiàn)了吡嗪和細(xì)菌，”Pupo說。“我們不確定他們的合成是否共享。也許微生物產(chǎn)生芳香化合物，螞蟻將它們存放在腺體中。在未來的研究中，我們計(jì)劃測(cè)試從螞蟻中去除細(xì)菌的技術(shù)，并觀察是否化合物繼續(xù)生產(chǎn)。“該小組還想調(diào)查是否可以在其他螞蟻物種中觀察到類似的現(xiàn)象。文獻(xiàn)中沒有描述過這種類型。

用于食物或防御的巢中真菌的培養(yǎng)似乎是社會(huì)昆蟲中的普遍做法。根據(jù)巴西研究人員于2015年發(fā)表在“當(dāng)代生物學(xué)”雜志上的一篇文章，Scaptotrigona depilis的新生幼蟲，一種原產(chǎn)于巴西的無刺蜂，以育雛細(xì)胞中培養(yǎng)的真菌的絲狀為食。沒有這種食物，很少有幼蟲存活下來成為成年人。

最近，在Camila Paludo的博士研究期間，Pupo小組對(duì)這種共生關(guān)系進(jìn)行了更深入的研究。結(jié)果發(fā)表在2018年1月的科學(xué)報(bào)告中。

“我們知道昆蟲不能合成激素，因此它們必須從食物中獲取前體物質(zhì)，”Pupo說。“我們的假設(shè)是真菌為幼蟲提供蛻皮和蛹化激素的前體，以完成變態(tài)為成蟲的蜜蜂。”

調(diào)查的第一步包括從真菌細(xì)胞中分離真菌并在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)其進(jìn)行表征。該小組發(fā)現(xiàn)它是屬于Zygosaccharomyces屬的真菌。“我們不確定這種真菌如何進(jìn)入育雛細(xì)胞。蜜蜂產(chǎn)卵，然后用一種叫做幼蟲食物的液體填充細(xì)胞。大約三天后，真菌開始在細(xì)胞內(nèi)生長，”Pupo說。

利用熒光顯微鏡，研究人員發(fā)現(xiàn)了體外培養(yǎng)的樣品中真菌細(xì)胞質(zhì)中脂質(zhì)的積累以及直接從蜂群中提取的樣品。“類固醇，蛻皮激素的前體，是脂質(zhì)。使用GC-MS，我們發(fā)現(xiàn)這種真菌中脂質(zhì)中的主要化合物是麥角甾醇，”Pupo說。

通過體外實(shí)驗(yàn)，研究人員證明，當(dāng)幼蟲食物接種真菌并且僅加入麥角甾醇時(shí)，大多數(shù)幼蟲完成蛹形態(tài)發(fā)生。“這兩種情況的結(jié)果在統(tǒng)計(jì)上是等效的，”Pupo解釋道。“當(dāng)幼蟲僅接受沒有真菌的幼蟲食物時(shí)，它們未能到達(dá)成蟲階段。因此，我們得出結(jié)論，麥角甾醇實(shí)際上被幼蟲用來產(chǎn)生蛻皮激素，這加強(qiáng)了這些蜜蜂和真菌之間的依賴性。 “。

該小組現(xiàn)在計(jì)劃調(diào)查是否在其他無刺和刺痛的蜜蜂中出現(xiàn)類似現(xiàn)象。