它們可以吸引你駐足細(xì)心觀察，也能在你眼皮底下建立一座城市而不被察覺。它們有僅次于人類的復(fù)雜社會，卻又仿佛渺小得與我們的生活毫不相干。它們就是螞蟻，如此常見，可我們還是對它們卻所知甚少。我的工作最有趣的部分就是跟螞蟻打交道。和100多年以來無數(shù)的昆蟲學(xué)家們一樣，我們要干的活，就是花樣圍觀螞蟻打架，然后革新昆蟲學(xué)認(rèn)知。

用身體丈量螞蟻窩。作者告訴果殼網(wǎng)科學(xué)人，這是目前他發(fā)現(xiàn)最大的澳洲肉蟻窩。那些沒有草的地方就是窩的范圍。圖片來源：王企珂

沒看成螞蟻打架，卻看出一個大發(fā)現(xiàn)

看螞蟻打架估計是不少人的童年樂趣之一。而對一些昆蟲學(xué)家來說，這項樂趣得以用研究的名義延續(xù)到成年之后——1886年，時年38歲的瑞士著名昆蟲學(xué)家奧古斯特·弗雷爾（Auguste Forel）就還在變著花樣地想看螞蟻打架^[1]。那年8月，他將4種不同的螞蟻切除掉觸角放進(jìn)了同一個盒子里。

奧古斯特·弗雷爾。（螞蟻：就是這個人！快跑啊?。﹫D片來源：lasius.narod.ru

在自然情況下，這些螞蟻一旦遇見就會相互攻擊?？蛇@一次，它們卻并沒有表現(xiàn)出攻擊性行為，而是漸漸平和地聚集到了一起。到了第二天早上，這些螞蟻竟愉快地在一起玩耍了！這一場出人意料的世界和平，讓奧古斯特和其他科學(xué)家意識到，螞蟻的觸角應(yīng)該可以感知一些重要的信號。

當(dāng)螞蟻的觸角被切除后，不同窩的“敵人”也能變得能安然相處。原圖來源：《蟲蟲特工隊》；制圖：Calo

可是，19世紀(jì)的科學(xué)家并不清楚觸角感受的信號的本質(zhì)是什么。有人猜想是觸角震動的頻率在傳遞一定信息。等科學(xué)家證明螞蟻是通過化學(xué)信號來分辨敵友的時候，已經(jīng)是一個世紀(jì)后的事了。（可直到20世紀(jì)90年代，還有些“科普”讀物里在介紹螞蟻通過感受觸角震動頻率來識別對方是不是敵人……）

你換了層“涂料”，它們還認(rèn)識你嗎

到20世紀(jì)80年代早期，有人發(fā)現(xiàn)，只要往螞蟻身體上涂抹從別的螞蟻身上提取的有機(jī)化合物，這些螞蟻就不再被自己的同伴們當(dāng)成朋友，而會被它們攻擊。不知道人們在為這一發(fā)現(xiàn)感到喜悅的同時，是不是也為這些慘遭外星蟻（其實就是人類）綁架，回家后發(fā)現(xiàn)所有朋友都不認(rèn)識自己了的螞蟻感到過一絲心塞。但是話說回來，這些實驗仍然有一定缺陷——因為這樣的提取物組成其實很復(fù)雜，除了包括碳?xì)浠衔锿膺€包含一些別的有機(jī)物。

到了1999年，一群跨國合作的科學(xué)家開始采用更高端的方式撩撥螞蟻打架^[2]：他們首先提取了螞蟻身上的一組有機(jī)物，用一系列的純化工作將這些物質(zhì)分成了碳?xì)浠衔锖椭悆纱箢?，再分別將這些物質(zhì)的溶液涂在螞蟻的身上。他們發(fā)現(xiàn)，只有碳?xì)浠衔锏慕M分可以干擾螞蟻的識別——如果在同一窩螞蟻身上涂上別窩螞蟻的碳?xì)浠衔?，這些螞蟻就會受到“室友”的攻擊。

至此，在奧古斯特的螞蟻為科學(xué)獻(xiàn)出觸角一百多年后，人們才終于確定，螞蟻是基于身體表面的碳?xì)浠衔铮╟uticular hydrocarbon, CHC）進(jìn)行同窩識別的。事實上，螞蟻的絕大多數(shù)化學(xué)信號都依靠這類蠟質(zhì)的長鏈烴類物質(zhì)來傳遞。除了傳遞信息，這類物質(zhì)還具有粘附、感受和防止昆蟲脫水等重要作用。

如果在螞蟻身上涂上別窩螞蟻的碳?xì)浠衔?，它就會受到“室友”的攻擊。圖片來源：chem.uci.edu

“你們夠了，能不能不再花樣挑撥我們打架了？至少……別打觸角的主意了？”所幸螞蟻并不會發(fā)出這樣的奢望。即使有，以人類目前的科技水平，也沒法聽懂。而接下來的一撥人，將會再次利用小螞蟻們打破一項根深蒂固的思維定式。

觸角，并不僅僅是信號接收器

對了，這撥人就是我們，澳大利亞墨爾本大學(xué)馬克·埃爾加（Mark A. Elgar）的研究團(tuán)隊。我們注意到，大型動物會使用身體各部位不同腺體的產(chǎn)物來做不同的功能，比如標(biāo)記領(lǐng)地、吸引異性、表現(xiàn)社會地位等。可是在社會性昆蟲的研究里，卻一直都假設(shè)昆蟲的身體表面信號是均勻的，而螞蟻的觸角，則充當(dāng)著信號感受器。這個假設(shè)到底成不成立？

實際情況似乎復(fù)雜得多。最初，我們采用了簡單粗暴的方式展開調(diào)查——將澳洲肉蟻（Iridomyrmex purpureus）身體各個部位大卸八塊，分別研究這些部位的碳?xì)浠衔锝M成。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同一個螞蟻不同身體部位的碳?xì)浠衔铮顒e竟然比不同窩螞蟻之間的差別還要大。而且，不同窩的螞蟻彼此似乎都對對方的觸角更加感興趣，而較少去感受對方的足或者腹部。

澳洲肉蟻的展示行為（ritualized display behaviour）。看到這個相互耀武揚威的架勢，你就知道它們正在對峙。圖片來源：王企珂

一般而言，當(dāng)不同窩的澳洲肉蟻相遇的時候，它們不但不去愛自己的鄰居，反而常常會相互做出一種帶有敵對意味的展示行為。有時候數(shù)百只螞蟻會從早到晚在它們領(lǐng)地的邊界上這樣“打架”，形成夏天澳洲鄉(xiāng)間的一景。

這就是螞蟻打架的地方。圖片來源：王企珂

不過，當(dāng)我們改進(jìn)祖師爺?shù)氖侄?，將一部分螞蟻的觸角切除，將它們與完整的、不同窩的螞蟻放在一起時，我們發(fā)現(xiàn)它們不再能引起敵對行為。為什么丟掉觸角的螞蟻也就“丟失”自己的身份了呢？難道螞蟻識別是否同窩的信號，在于觸角之上嗎？

因此為了證明這一猜想，我們將螞蟻放在冰箱里“凍暈”后，小心地將它們觸角上的那些信號物質(zhì)用有機(jī)溶劑除掉，再重復(fù)前面的實驗。果然，同樣的情況再次發(fā)生：這些被折騰過的螞蟻雖然可以認(rèn)出對方是敵人，但是不再被當(dāng)做敵人遭到攻擊了——簡直堪稱螞蟻界的間諜！

這樣的實驗，也第一次證明了昆蟲的觸角除了起感知信號的作用外，還能夠傳遞重要的化學(xué)信號，同窩識別信號（nest-mate recognition signal）至少便是其中一種。這兩場異窩螞蟻間的和平，也再一次無情地宣告人類對昆蟲如何交流的了解實在太少。

了解深了能做什么？

了解昆蟲的信號交流可不只是為了解釋螞蟻為什么打架或不打架。這些知識還可以應(yīng)用在病蟲害防治、入侵物種控制，和仿生學(xué)等方面。經(jīng)典的實驗設(shè)計和實驗觀察尚還能夠提供全新的觀點，新的研究手段和故事也必將繼續(xù)帶來新的發(fā)現(xiàn)。

當(dāng)然，造一個蟻人什么的還是想想就好。圖片來源：Ant Man

下次，當(dāng)你們再看見螞蟻打架時，不用為自己的好奇心感到不好意思——這已然是一項古老的傳統(tǒng)，從奧古斯特第一次將螞蟻的觸角切掉開始，這個故事延續(xù)了100多年，還將一直發(fā)展下去。因為，在不斷探索這些行為的過程中，我們也在一點一點地改變昆蟲學(xué)。

（編輯：Calo）

本文作者是澳大利亞墨爾本大學(xué)博士生王企珂，研究化學(xué)生態(tài)和動物行為學(xué)。

參考文獻(xiàn)：

1. Forel, A. 1928 The social world of the ants compared with that of man, G. P. Putnam's Sons: New York & London; A. & C. Boni, New York; Vol. 1. xlv+551 p. 510 pl.; Vol. 552. xx + 445 p. 551.556 pl. p.
2. Lahav, Sigal, et al. "Direct behavioral evidence for hydrocarbons as ant recognition discriminators." Naturwissenschaften 86.5 (1999): 246-249.
3. Wang, Qike, et al. "Location-specific cuticular hydrocarbon signals in a social insect." Proc. R. Soc. B. Vol. 283. No. 1827. The Royal Society, 2016.

文章題圖：參考文獻(xiàn)[3]