螞蟻也會「產奶」？《自然》新研究發現了螞蟻蛹的「奶媽」角色
我們都知道，哺乳動物的幼崽由媽媽分泌的乳汁餵養長大，這一獨特之處正是哺乳動物得名的來源。然而，最近洛克菲勒大學（Rockefeller University）的科學家通過一系列精心設計的實驗，獲得了一項頗為顛覆認知的發現：螞蟻也會分泌「乳汁」一樣的營養液餵養幼蟲。
▲研究論文近日發表於頂尖學術期刊《自然》
這項研究的負責人Daniel Kronauer教授痴迷於觀察螞蟻群體。在他看來，螞蟻社會有著複雜的溝通和分工，是我們理解社會化行為如何演化的理想模型。為此，他和同事們以一種叫做畢氏卵角蟻（Ooceraea biroi）的螞蟻為研究對象，克隆繁殖出蟻群作為實驗模型，以研究螞蟻社會是如何形成和運作的。
Orli Snir博士是實驗室里的一名博士後研究員，她嘗試著把不同發育階段的螞蟻分別從蟻群中隔離出來，想看看它們離群之後會發生什麼。然後，她注意到了奇怪的現象：單獨取出來螞蟻蛹後，周圍很快積聚了很多液體。
螞蟻的生命周期從卵開始，先是孵化為幼蟲，然後幼蟲經過一動不動的封閉階段——蛹，發育為成蟲。通常，昆蟲不會在蛹階段分泌液體，過去也沒有人注意過螞蟻蛹分泌液體。但Snir博士發現，螞蟻蛹不僅連續幾天分泌液體，而且不馬上將其去除的話，很容易引起真菌感染，導致螞蟻死於蛹階段，無法活到成蟲。
▲螞蟻蛹快要閉合時分泌出大量液體，從蛹殼滲出，形成液滴（圖片來源：參考資料[1]）
這讓她想到了一個問題：正常蟻群中，螞蟻是怎麼去除這些液體的呢？於是，他們用食用色素作為標記，在蟻群中追蹤這些神秘液體的去向。
結果，色素很快出現在了所有成年螞蟻的消化系統內。原來，這些液體是種非常受歡迎的「飲料」，蛹分泌出來後，蟻群中的成蟲很快就會把它們喝掉，而這樣做也剛好幫蛹實現了清潔。
這種分泌物不僅是成年螞蟻愛喝，幼蟲更是需要它們。實驗顯示，生命前四天沒有喝到這種液體的螞蟻幼蟲會生長遲緩，甚至夭折。「剛孵化的幾天里，幼蟲就像新生兒依賴乳汁一樣依賴這種液體。」Kronauer教授描述道，「成蟲也非常愛喝，我們還不清楚它對成蟲的影響是什麼，但我們猜測很可能影響到代謝和生理功能。」
螞蟻們似乎也很清楚這種液體可以促進幼蟲的發育。研究人員觀察到，成蟲甚至會把幼蟲湊到蛹的旁邊，像餵奶似的，讓活動能力有限的幼蟲也可以直接吃到蛹分泌出的液體。而這一舉動也讓整個蟻群有了更強的生命力。
▲成年工蟻把幼蟲（白色）放置在蛹（淺棕色）旁邊，以便幼蟲吃到蛹分泌出來的營養液（圖片來源：參考資料[2]；Credit：Daniel Kronauer）
通過蛋白質組學、代謝組學等分析方法，研究人員鑒定了液體的成分，確認其中包括所有必須氨基酸，多種碳水化合物和維生素，富含激素和神經活性物質，對於螞蟻來說有很高的營養價值。
從分子組成推斷，螞蟻蛹的分泌物來源於螞蟻的蛻皮過程，是一種特殊的蛻皮液。其他非社會性昆蟲通常會在蛻皮時回收其中的營養，而此次的新發現表明，集群生活的螞蟻會將這些營養分享給同伴。
▲蛹分泌物的蛋白質組成（圖片來源：參考資料[1]）
發現畢氏卵角蟻會分享蛹分泌的「乳汁」後，研究人員還進一步觀察了其他4種螞蟻。這五種螞蟻在分類上屬於不同的亞科，但研究人員發現它們的蛹都會分泌液滴，而且成分分析顯示，與畢氏卵角蟻的非常相似，也都富含營養。因此，研究人員推測，這種行為可能在社會性螞蟻類群中普遍存在。
▲代表五個主要亞科的螞蟻都會在蛹階段分泌液體（圖片來源：參考資料[1]）
研究者指出，這種分享營養的行為非同一般，構成了螞蟻社會中一個互動網路的基礎，對螞蟻成為社會性動物有著至關重要的作用。研究螞蟻社會行為的美國著名昆蟲學教授William Morton Wheeler曾提出過，群體成員之間營養的相互依賴性是理解社會生活進化的關鍵，營養在昆蟲社會中循環，就像血液在人體內循環，金錢在人類社會中流動一樣。
在螞蟻群體中，無數看似簡單的個體協同工作，形成一股巨大的合力，因此有人把蟻群稱為「超個體」，每個螞蟻就是組成超個體的一個細胞，它們通過交換化學信號來傳遞信息，也和細胞在組織中的交流方式有異曲同工之妙。
接下來，這支研究團隊計劃繼續探索螞蟻蛹分泌的「乳汁」是否還會影響幼蟲在社會中的命運、成蟲的行為。「這項研究讓我們一瞥昆蟲社會錯綜複雜的相互作用網路，」Snir博士說，「我們的長期目標是深入了解控制社會組織的神經和分子機制，以及這些機制是如何進化的。」
參考資料：
[1] Orli Snir et al., (2022) The pupal moulting fluid has evolved social functions in ants. Nature Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05480-9
[2] Patrizia d』Ettorre & Kazuki Tsuji (2022) Ant pupae produce 『milk』 that adults feed to larvae. Nature Doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-03722-4
[3] Ant pupae secrete fluid as "milk" to nurture young larvae. Retrieved Dec. 5, 2022 from https://www.eurekalert.org/news-releases/972579
