茧在毒性消毒过程中保护敏感的蚂蚁巢

蚂蚁很整洁 - 当他们搬进新的巢箱时，他们花了第一天彻底清洁它，就像人类搬进新家一样。许多蚂蚁从体内的特殊腺体产生高度酸性的化学物质。研究人员假设蚂蚁只喷洒这种主要由甲酸制成的毒药，以对抗其他蚂蚁和潜在的捕食者。但在2013年和2018年发表的两项研究中，Sylvia Cremer和她的团队表明，蚂蚁使用酸性化学物质对被污染和感染病原体的巢友进行消毒。

在当前生物学发表的一项新研究中，Sylvia Cremer的研究小组表明，Lasius neglectus蚂蚁也会用它们的酸性毒药预防性地喷洒它们的巢穴，可能确保巢穴在第一次入住时是干净的。但鉴于毒药兼作化学武器，它在巢内的使用引发了更多问题。克里默说：“蚂蚁如何在它们的巢穴中喷洒这种腐蚀性的酸，将它们敏感的巢穴暴露在酸性雾中?” 虽然成年蚂蚁受到厚皮(角质层)和蛋的保护性“壳”(corion)的保护免受毒害，但是蛹的角质层薄而脆弱，极易受损。然而，Lasius neglectus物种的蛹也被丝绸茧覆盖，Pull和同事假设可以为它们提供保护。

通过一系列实验，研究小组寻找答案。首先，他们从一些蛹中取出了保护性丝茧，发现它们与包裹的蛹一样暴露在外。但当他们将裸蛹和工蚁一起放入巢中时，更多的裸蛹死于茧蛹。增加的死亡是酸性毒药的结果吗?

为了找到答案，研究人员用超级胶水粘合了工蚁的毒腺。“我们通过制造不能喷洒甲酸的动物来创造'功能性敲除'蚂蚁，”克雷默解释说。在蚂蚁无法喷洒酸的巢中，裸蛹和包裹的蛹都有相同的生存机会。“因此，杀死裸蛹的是甲酸，但茧中的蛹受到保护，”克雷默总结道。“当我们使用有害的清洁产品时，我们会用手套保护自己。茧具有与防护手套类似的功能。”

目前的研究提供了所谓的免疫病理学的集落水平的第一个例子，这种现象也从人体免疫系统中已知。免疫系统经常与有毒物质对抗病原体，但与此同时，它必须限制对自身体细胞的损害。因此，免疫系统面临着尽可能积极地对抗病原体同时保护身体自身细胞和器官免受附带损害的挑战。在殖民地一级的蚂蚁中也会发生同样的情况 - 它们保护其殖民地中最敏感的部分免受使用腐蚀性毒物清洁的有害副作用。

克里斯托弗·拉夫解释说，这项研究还可以解释为什么有些蚂蚁失去了原始的茧而其他物种仍然保留了它。“构建茧对蚂蚁来说是昂贵的。例如，它可能意味着蛹的开发时间更长。为什么有些种类的蚂蚁有茧，有些则失去它仍然不清楚。在这里，我们证明茧在它们发育的敏感阶段保护蚂蚁。还有待观察蚂蚁的种类是否没有茧以较少的侵略性清洁它们的巢穴化学品“。