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白垩纪蚂蚁的触角可能会让它们使用信息素“说话” 精选

已有 4215 次阅读 2024-6-17 17:37 |系统分类:海外观察

蚂蚁头上长出的触角并非只是摆设。这些摆动的附属物通过扫过空气来探测信息素,这些信息素能够发出警报、标定路径,并帮助这些昆虫导航它们的社交生活。但是尽管科学家们认为蚂蚁一直是群居的,他们却无法确定早期的蚂蚁是否像今天的蚂蚁那样使用信息素。

 

现在,研究人员在琥珀中保存的古代蚂蚁身上发现了具有与现代蚂蚁相同的微观、毛发状结构的触角,这些结构用于捕捉化学信号,科学家们今天在《科学进展》杂志上报告了这一发现。并非所有专家都相信这意味着白垩纪的蚂蚁也通过信息素进行交流。但如果它们确实这样做了,这可能帮助科学家确定这种能力是否帮助了这些昆虫征服了世界。

 

多年来,研究人员发现了各种迹象表明早期的蚂蚁是群居的。例如,科学家们发现了彼此紧挨着被保存在琥珀中的个体群体。他们还发现了来自同一物种的女王和工蚁的化石,这些化石可以追溯到9900万年前,表明那时就已经存在等级制度。

 

但这些早期的蚂蚁是否使用信息素进行交流仍然不清楚。化学物质在琥珀中保存得不好,古代蚂蚁的信息素产生器官也是如此。

 

因此,在新研究中,北海道大学的古生物学家谷口亮和他的同事采取了不同的方法:寻找检测这些信息素的器官。研究人员专注于三只被保存在缅甸琥珀中的Gerontoformica gracilis蚂蚁化石。一些琥珀标本有着有争议的历史,因为从战乱中的缅甸收集的化石在可疑的情况下进入了科学文献。这促使人们呼吁对自该国军方2017年控制琥珀矿以来获得的缅甸琥珀研究实行暂停。但新研究中分析的标本是在那之前收集的,并且符合适当收集的标准,《科学进展》的编辑们说。(《科学》的新闻版块与《科学进展》及其他《科学》系列期刊的部门在编辑上是独立的。)

 

这块琥珀被测定为大约1亿年前。这几乎和蚂蚁本身一样古老;最早的昆虫证据出现在法国和缅甸的化石记录中,时间在1亿到1.05亿年前之间。

 

首先,团队切下了触角,并将周围的琥珀薄化和抛光,以确保尽可能清晰地看到内部的附肢。“这是非常棘手、困难的工作,”谷口亮说。“抛光后检查,再抛光再检查是唯一的解决方案。”

 

先前的研究使用显微镜和X射线观察蚂蚁化石。谷口解释说,这些方法不需要切割标本,但无法产生足够高分辨率的图像来捕捉他的团队正在寻找的微米级结构。因此,他们使用了激光显微镜,这揭示了各种形状的感觉毛或感觉器:弯曲或直的,粗或细,突出或平躺。所有这些类型也都存在于现代蚂蚁中,每种都有不同的用途,包括感知警报信息素和区分朋友与敌人。甚至有一种毛发类型在古代和现代蚂蚁的触角上的同一个特定位置被发现——完美地放置以刷过巢友。

 

“我们正处于蚂蚁化石研究的黄金时代……由这些新的成像技术推动,”未参与该研究的托森大学的蚁学家约翰·拉波拉说。“我们可以看到很多以前根本无法看到的特征。”

 

研究人员表示,综合来看,这些发现意味着最早的蚂蚁以与现代蚂蚁类似的方式使用它们的触角来感知彼此的信息素。与早期工作相比,拉波拉说,“这是一个更有说服力的证据,表明社会性确实是早期蚂蚁的一个特征。”

 

“我们[已经]相当有信心最早的蚂蚁是群居的,”未参与该研究的纽泽西理工学院的进化生物学家菲尔·巴登说。“现在我们可以尝试理解有多少化学通讯,以及它与我们今天所拥有的有多相似。”

 

他指出,这项研究中的物种早已灭绝,而不是今天蚂蚁的直接祖先。如果这与它们的社会结构差异有关,研究它们的通讯系统可以帮助我们了解为什么现代蚂蚁在其他地方失败时成功了。

 

但一些专家认为,尚不清楚古代蚂蚁是否真的使用它们的触角毛发进行交流。“现代蚂蚁将那些感觉器用于无数其他事情,”未参与该研究的洛克菲勒大学的蚁学家丹尼尔·克罗瑙尔说。他说,它们“可能会对来自猎物、植物或土壤中微生物的气味做出反应。”“不一定是信息素。”

 

尽管如此,巴登和拉波拉说,这项研究提供了迄今为止最好的证据,表明早期的蚂蚁可能通过化学信号进行交流。

 

“这总是古生物学的情况:这个领域到达了这个边界,然后我们就安营扎寨,等待有人提出一些新的方法论突破,然后我们前进,”巴登说。“这是一个突破。”



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