螞蟻也有解毒藥？
提到解毒藥，許多朋友的腦海中一定會浮現出文學作品中常見的情景：某位武林高手不慎被仇人下毒，奄奄一息之際，好友及時趕來，灌下一碗湯藥，不出片刻就轉危為安。文學作品中的描寫當然有許多荒唐和誇大之處，不過現實生活中確實有一些「解毒藥」存在。它們能夠與一些有毒的化學物質起作用，從而消除這些毒物的毒性。萬一某些有毒物質進入我們的身體，這些解毒藥能夠及時幫助我們恢復健康。
不過解毒藥可不是人類的專利，有些動物也懂得利用它。今天我們就來看一看螞蟻是如何利用解毒藥的。
圖1 入侵紅火蟻的工蟻。
本文最先上場的角色是原產南美洲的入侵紅火蟻。上個世紀30年代，入侵紅火蟻在無意中被引入美國南方，很快就在當地蔓延開來，讓人們頭疼不已。入侵紅火蟻適應能力極強，能夠在各種環境中築巢，它們的巢穴經常對農田、庭院甚至住宅造成極大破壞。入侵紅火蟻不僅會捕食各種昆蟲，還會攻擊鳥類和小型哺乳動物，因此對生態環境造成很大的破壞。另外，入侵紅火蟻極具攻擊性，如果它們的巢穴被打擾了，工蟻就會蜂擁而出，爬到人或動物的身體上，用上顎抓住皮膚，用腹部末端的螫針刺破皮膚，注射毒液。被紅火蟻叮咬的人會感到皮膚像被火燒一樣疼痛，「火蟻」一名由此而來。被叮咬過的地方會出現腫脹，雖然這些腫脹會逐漸消失，但某些患者會發生嚴重感染或過敏反應，個別甚至會死亡。據估計，美國每年用於防治入侵紅火蟻和治療入侵紅火蟻叮咬上的開銷高達50億美元。
圖2 遭到入侵紅火蟻叮咬後的皮膚。
入侵紅火蟻之所以有如此大的威力，一個重要原因是它能夠分泌毒性很強的毒液。雖然我們還沒有完全弄清楚入侵紅火蟻的毒液的作用機制，但已經基本確認毒液的主要成分是各種生物鹼。生物鹼是指一大類存在於生物體內的含有氮元素的有機物，氮原子的存在會讓分子呈現出鹼性，生物鹼由此而得名。許多生物鹼都有很強的毒性，例如我們非常熟悉的尼古丁、嗎啡，以及讓人聞之色變的劇毒物質烏頭鹼、馬錢子鹼。除了生物鹼，入侵紅火蟻的毒液中還含有許多蛋白質，有些蛋白質也可能具有毒性，或者幫助生物鹼擴散進入被叮咬者的組織。
由於入侵紅火蟻的強大威力，它們所到之處，當地原有的螞蟻幾乎銷聲匿跡。然而，在入侵紅火蟻在美國南方的土地上肆虐橫行幾十年後，戲劇性的一幕發生了。自上世紀末開始，本文的另外一位主角，同樣原產南美的螞蟻——黃瘋蟻也被引入美國南方。這種個頭比入侵紅火蟻小一些的黃色螞蟻到來之後，迅速把不可一世的入侵紅火蟻打得落花流水，甚至連入侵紅火蟻的蟻巢都被黃瘋蟻佔領了。這種現象自然引起了科學家的興趣，黃瘋蟻到底是憑藉什麼秘密武器擊敗入侵紅火蟻的呢？
美國得克薩斯大學的研究人員仔細觀察了黃瘋蟻的生活習性，特別是與入侵紅火蟻的競爭。他們發現，黃瘋蟻不像本地的螞蟻那樣躲得遠遠的，它們會經常主動向入侵紅火蟻發起進攻，和它們爭搶食物。面對挑戰者，入侵紅火蟻自然毫不客氣地將毒液噴洒到黃瘋蟻的身上。然而接下來，有趣的一幕發生了：黃瘋蟻把自己腹部彎曲起來，使得腹部末端的毒腺接觸到上顎，然後用上顎反覆舔舐自己的肢體（圖3）。如何解釋這種看上去奇怪的行為？科學家們想到了一種可能：黃瘋蟻用自身分泌的毒液去消除入侵紅火蟻毒液的毒性。
圖3 A：入侵紅火蟻（左）在向黃瘋蟻（右）噴射毒液。B：遭受入侵紅火蟻毒液攻擊後的黃瘋蟻在用自身分泌的毒液清洗身體。
為了證實這個猜測，研究人員設計了一系列巧妙的實驗。他們將指甲油塗抹到一部分黃瘋蟻腹部末端的毒腺，這樣黃瘋蟻在遭到入侵紅火蟻毒液攻擊時就無法使用自身的分泌物來清洗身體，而另一部分只是塗抹到黃瘋蟻腹部的兩側。接下來他們讓這兩組黃瘋蟻分別與入侵紅火蟻接觸，觀察它們身上沾染入侵紅火蟻的毒液之後的存活情況。過了8小時之後，腹部末端沒有被堵住的那組黃瘋蟻有98％都存活下來了，相反，腹部末端被堵住的那一組黃瘋蟻，只有48％能夠存活。很顯然，黃瘋蟻腹部腺體分泌的液體能夠有效地降低入侵紅火蟻毒液的毒性。為了進一步證實他們的結論，研究人員又選用阿根廷蟻做了實驗。阿根廷蟻不像黃瘋蟻那樣能夠分泌「解毒藥」，因此一旦遇到入侵紅火蟻的毒液幾乎必死無疑。然而如果把黃瘋蟻分泌的液體塗抹到沾染上入侵紅火蟻毒素的阿根廷蟻身上，阿根廷蟻的存活率就會大幅上升。這就進一步表明黃瘋蟻分泌的液體是對付入侵紅火蟻毒液的解毒良藥。
看到這裡，各位讀者一定很好奇，黃瘋蟻的解毒藥裡面到底隱藏著哪些神奇的化學物質呢？答案再簡單不過了，竟然只是一種有機物——甲酸。事實上，許多種類的螞蟻都會分泌甲酸來進行自我防禦，而人們最早發現甲酸就是通過蒸餾螞蟻得到的，因此甲酸又叫蟻酸。為了證實甲酸的解毒作用，研究人員又用阿根廷蟻進行了一系列實驗。他們發現，如果使用甲酸的水溶液代替黃瘋蟻分泌的毒液去清洗遭受入侵紅火蟻攻擊的阿根廷蟻的身體，阿根廷蟻的存活率同樣能夠顯著提高，這就無可辯駁地表明甲酸是黃瘋蟻「解毒藥「中的有效成分。那麼甲酸究竟是如何與入侵紅火蟻的毒液作用並降低它的毒性的呢？很遺憾，目前我們還不是很清楚它的作用機制。科學家們猜測，甲酸也許能讓入侵紅火蟻毒液中的某些酶失效，也不排除它能夠與入侵紅火蟻毒液中的主要成分——各種生物鹼起作用。
一旦消除了入侵紅火蟻的毒液的毒性，黃瘋蟻就會以牙還牙，同樣以毒液攻擊對方。有意思的是，黃瘋蟻的毒液並不像入侵紅火蟻那樣含有特殊的化學物質，它的主要成分——甲酸和一些烷烴，在其他螞蟻中也很常見。不過甲酸和烷烴的結合對付入侵紅火蟻確實很有效，能夠殺死大量的入侵紅火蟻。研究人員還特別注意到，雖然其他許多螞蟻也能分泌甲酸和烷烴，而黃瘋蟻分泌的量要遠遠高於其他螞蟻，因此他們推測靠數量取勝很可能是黃瘋蟻在與其他螞蟻競爭中佔優勢的一個重要原因。這就好比兩個人都帶著手槍，其中一人只有幾發子彈，面對危險恐怕只能鳴槍示警；而另一個人身上有幾十發子彈，因此可以放心地開槍還擊。
入侵紅火蟻和黃瘋蟻的原產地都在南美洲，這兩種螞蟻在那裡互相競爭，黃瘋蟻明顯更佔上風。黃瘋蟻的這種獨特的解毒行為可能是在與入侵紅火蟻的長久競爭歷史中進化出來的，因為研究人員發現，如果將黃瘋蟻和其他種類的螞蟻放在一起，黃瘋蟻在遭受對方毒液攻擊後並不會那麼積極地用自身的毒液去解毒。我們為黃瘋蟻能夠趕走美國南方的入侵紅火蟻感到驚奇，但實際上這對冤家可能已經上演過無數次類似的故事了。
對於美國南方的居民來說，入侵紅火蟻被黃瘋蟻取代恐怕也並非值得慶幸的事情，因為黃瘋蟻也會像入侵紅火蟻那樣到處築巢破壞設施，並且大肆攻擊其他生物。看來「流氓」雖然被趕走了，取而代之的卻是更厲害的「惡霸」。在不遠的將來，那裡的人們可能還要繼續因為入侵物種帶來的生態問題而頭疼。不過對於研究人員和普通讀者來說，入侵紅火蟻和黃瘋蟻的故事倒是個很不錯的例子，讓我們能生動地了解自然的神奇和進化的強大力量。[作者：嵌段共聚物（高分子科學與工程專業博士，現從事企業研發工作）]
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