螞蟻（ant）的智慧防禦：揭秘對有害食物的快速避免行為

 

圖片作者：ChatGPT

你家有沒有被螞蟻入侵的經驗？我有！

每隔一兩年，家裡就會被螞蟻入侵。其他地方我都覺得沒意見，但是螞蟻入侵床鋪就是不！可！以！爬到身上已經讓我睡眠品質下降，更糟糕的是還會咬我，讓我整個晚上都沒辦法好好睡。

這時候只好去買螞蟻藥了。

去超市買了螞蟻藥，卻發現上面寫了「螞蟻個性多疑」的描述。嗄？！螞蟻個性多疑？

因為這個描述，所以我每次放螞蟻食餌的時候都很小心，以免引起螞蟻的疑心。所以，當我看到最近的這篇研究的時候，我立刻下載拜讀。

首先，研究團隊給了三種溶液。

溶液一，蔗糖。

溶液二，蔗糖加3%硼酸（boric acid）。硼酸是一種常用的殺蟲劑。

溶液三，蔗糖加奎寧（0.26克/公升）。奎寧很苦。

測試的結果，98.4%的螞蟻都吃了溶液一、97.8%的螞蟻都吃了溶液二、只有15.7%的螞蟻都吃了溶液三（可見螞蟻也是有個體差異的嘛）。

接著，研究團隊在兩個地點都放了蔗糖溶液（溶液一）。等到兩邊的螞蟻數目大致相同，將其中一邊換成上面的溶液二（毒餌）。

結果發現，前三小時沒有很大的不同，但是接下來毒餌組的螞蟻數目就直線下降，只有對照組的四分之一。

接著，研究團隊觀察螞蟻在不同地點的活動變化，尤其是在接觸到毒餌和糖水之後。研究團隊在不同地點（包括毒餌站點、糖水站點，以及這些站點周圍2米和4米範圍內）測量螞蟻的活動，並與每個地點的基線活動（放置橋梁之前的活動水平）進行比較。

結果他們發現，在餌料開放後1到3小時，所有測量點的螞蟻活動與各自的基線活動沒有顯著差異。到了第二天早上，螞蟻活動仍然沒有在任何測量點上顯著變化。

但是在餌料開放後大約25到27小時時，只有在毒餌站點（0米）的螞蟻活動開始顯著減少，2米範圍內的減少趨勢也輕度顯著。到了餌料開放後49到51小時，在更遠的地點（4米處）的螞蟻活動也顯著減少。 重要的是，雖然直接在毒餌橋上的螞蟻活動在放置餌料後十幾個小時顯著減少，但在這些橋附近的螞蟻活動（毒餌點和2米範圍內）在那時仍然保持不變，並從25到27小時開始才顯示出輕微的減少。這表明螞蟻在接觸到毒餌後的行為改變是漸進的，最初從餌料附近開始，然後逐漸向外擴展。

此外，糖水站點的螞蟻活動在整個研究期間相對於基線保持穩定，這表明有毒餌料對螞蟻行為的影響是特定的，不涉及整體螞蟻族群的減少。

總而言之，螞蟻對毒餌的反應是有選擇性的，並且這種反應是隨時間漸進的，而且是從餌料最接近的地方開始，逐漸向外擴散至整個螞蟻活動範圍。

毒餌組的螞蟻越來越少，是不是因為他們很快就死光了？研究團隊測試了一下，前六小時毒餌組的螞蟻只有5.8%死亡，顯示並不是這個原因。

所以，研究團隊認為，可能是螞蟻吃了毒餌之後不舒服，就想辦法通知同伴，於是大家都不敢去吃了。雖然還是有少數螞蟻去吃，但大部分的都不去碰毒餌了。

這大概就是為什麼每隔幾年，我家都會被螞蟻入侵一次的原因吧？他們不來，並不是都死光了，而是躲開毒餌了...

參考文獻：

Zanola, D., Czaczkes, T.J. & Josens, R. Ants evade harmful food by active abandonment. Commun Biol 7, 84 (2024). https://doi.org/10.1038/s42003-023-05729-7

嗑鴉片的螞蟻

中國的鴉片煙館。圖片來源：Wiki

成癮（addiction）是一種特別的行為，人在藥物成癮後，往往會造成傾家蕩產、不惜偷搶拐騙也要取得讓他可以「過癮」的藥物。因此，科學研究一直都對於成癮這種行為非常感興趣。

不過，成癮只是人類專屬的行為嗎？在「共病時代」一書中，提到了狗也會上癮、小袋鼠也會上癮；上癮的狗焦急的尋找牠毒品的來源（甘蔗蟾蜍），上癮的小袋鼠冒著一定會醉倒的風險，為了過癮不惜闖入藥用罌粟田裡面吃個痛快。可見對藥物成癮並不是人類專屬，至少脊椎動物大概都有可能發生。

不過，無脊椎動物呢？

過去的一些研究發現，古柯鹼、咖啡可以影響蜜蜂的行為，而上癮的蜜蜂、果蠅與小龍蝦（crayfish）一樣會出現尋找藥物的行為（drug-seeking behavior）。是否還有其他的無脊椎動物會「上癮」呢？

研究團隊想到了螞蟻。過去對螞蟻的研究發現，螞蟻的確有對某些物質產生類似成癮的現象。日本紫灰蝶（Narathura japonica）的幼蟲便可以利用位於自己屁屁的蜜腺（dorsal nectary organ）的分泌物來控制螞蟻（Pristomyrmex punctatus），讓螞蟻心甘情願地成為日本紫灰蝶幼蟲的保鏢，使牠們不受寄生蜂與蜘蛛的侵害。

為了了解更多有關螞蟻在藥物濫用上的行為，研究團隊以佛羅里達木匠蟻（Camponotus floridanus）為樣本，設計了一系列的實驗。首先，他們由三個不同的蟻窩裡各找了30隻螞蟻，將這90隻螞蟻以五隻為一組分為18組，放置在實驗環境中24小時，讓牠們先習慣一下新家。

接著，這些螞蟻開始參與下面三種實驗狀況之一，然後最後一起參與後續的選擇實驗：

蔗糖組：頭兩天餵食濃度為1M的蔗糖，第三、四天餵食0.5M的蔗糖，第五、六天餵食水。

嗎啡組：頭兩天餵食濃度為1M的蔗糖以及每毫升0.06毫克的嗎啡，第三、四天餵食0.5M的蔗糖以及每毫升0.12毫克的嗎啡，第五、六天餵食水以及每毫升0.12毫克的嗎啡。

控制組：直接參與後續的選擇實驗。

在後續的選擇實驗中，研究團隊讓螞蟻們在兩碟溶液中選擇：一個是0.5M的蔗糖水溶液，另一碟是每毫升0.12毫克的嗎啡溶液。觀察到底三組螞蟻會比較喜歡哪一種溶液。

實驗結果發現：嗎啡組的螞蟻，有65%寧願去吃嗎啡也不想吃糖！而控制組與蔗糖組的行為都差不多，還是比較偏愛蔗糖（蟻以食為天嘛！）。接著研究團隊分析這些螞蟻體內的多巴胺（dopamine）、章魚胺（octopamine）與血清素（serotonin）濃度，發現嗎啡組的螞蟻體內的多巴胺濃度明顯高於其他兩組，而章魚胺與血清素則看不出差異。

雖然過去對螞蟻成癮的研究發現，似乎多巴胺比較是偏向抑制的作用；不過研究團隊也指出，過去對螞蟻成癮的研究，使用的化學物質是蔗糖。由於蔗糖是有熱量的，也是螞蟻本來就會尋找的食物，加上這個研究裡面可以看到，上癮的螞蟻會有放棄蔗糖寧取嗎啡的行為。所以，可以說這個研究讓我們了解到，無脊椎動物上癮的行為，很可能也跟脊椎動物一樣，是由多巴胺主導的喔！

（本文版權為台大科教中心所有，其他單位需經同意始可轉載）

參考文獻：

Brian V. Entler et. al., Morphine addiction in ants: a new model for self-administration and neurochemical analysis. Journal of Experimental Biology 2016 219: 2865-2869; doi: 10.1242/jeb.140616

雄霸天下的螞蟻來自新世界

日常生活中，我們常見到螞蟻。牠們總是在角落忙忙碌碌的尋找我們不小心掉落的食物碎屑，那麼小，那麼不起眼。 

火蟻（Fire ants）
圖片來源：wiki

但是，我們也很容易可以辨認出他們來：那彎曲的觸角以及纖細的腰身，讓他們非常容易辨認出出來。古人形容女人纖細的腰身為「蜂腰」，其實從某些層面上，也可以被稱為「蟻腰」；不過，蜂（包括wasp與bee）與蟻本來就有些關連，牠們同目（膜翅目Hymenoptera）不同科，大約在一億三千萬到一億一千萬年前分家。

儘管牠們看起來那麼小，目前世界上估計有兩萬兩千種螞蟻，大約一半多一點已經分類，目前蟻科（Formicidae）共有三百二十三屬。不過，其中一屬Pheidole約有一千兩百種，為所有螞蟻中分佈最廣的--從三千七百萬年前開始，除了南極洲以及一些非常偏僻的孤島外，都可以看到這一屬螞蟻的蹤跡。

這一屬的螞蟻具有「二形性」（dimorphic）：他們的工蟻（workers）有兩種：一種是一般的工蟻（"minor" worker 或 forager），另一種常被稱為兵蟻（"major" worker 或 soldier）。之前的研究發現，從工蟻轉換為兵蟻，與賀爾蒙有關。

工蟻。圖片來源：wiki

兵蟻。圖片來源：wiki

最近沖繩科學與技術研究大學（Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) Graduate University）與密西根大學合作完成了二百八十五種Pheidole屬的螞蟻的九個位點的定序之後，比較這些位點後繪製出這些螞蟻的演化樹（phylogenetic tree）。

Pheidole屬螞蟻的演化樹。圖片來源：Proceedings B

結果發現，全世界這一屬的螞蟻可以分為兩大群：一群在新世界（美洲大陸），另一群則是在舊世界（歐、亞、非洲）。有意思的是，這一屬的螞蟻發源於新世界，在美洲大陸演化為約六百個不同的種類；其中的一種在某個時間點到達舊世界之後，又演化出六百個不同的種類。

有些人會認為，既然螞蟻總是在走來走去，全世界的螞蟻應該差別不大吧？事實上，研究團隊發現，雖然螞蟻總是到處走來走去找食物，但是他們的散播率比我們想像的要低很多。在Pheidole這一屬的一千兩百種螞蟻中，可以看到在舊世界各洲之間的螞蟻還是存在著頗大的差異。

不過，雖然這一屬的螞蟻分佈甚廣，但研究團隊也發現，他們喜愛溫暖而食物來源豐富的區域。

研究團隊希望能經由研究這一屬的螞蟻來了解牠們為何能雄霸天下的原因。畢竟，在兩萬多種螞蟻中，Pheidole這一屬，以種的數量來算僅佔百分之五，但是卻成為分佈最廣也最常見的螞蟻，絕對不是「幸運」二字可以解釋的。不過，由於在肉眼上很不容易鑑定，研究螞蟻並不是一件容易的事喔！

最後，雖然他們看起來那麼不起眼，但是螞蟻佔陸生動物總質量的百分之十五到二十五喔！可千萬別小看了牠們！

（台大科教中心擁有此文版權，其他單位需經同意始可轉載。）

參考文獻：

1. E. P. Economo, P. Klimov, E. M. Sarnat, B. Guenard, M. D. Weiser, B. Lecroq, L. L. Knowles. Global phylogenetic structure of the hyperdiverse ant genus Pheidole reveals the repeated evolution of macroecological patterns. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2014; 282 (1798): 20141416 DOI: 10.1098/rspb.2014.1416

2. 2014/12/24. The ants that conquered the world. Science Daily.

黑熊吃螞蟻，然後？

生物之間的互動，有時真的很難看出來。

中學時代，大家都在課本裡面讀過許多例子；很有名的就是「雪兔」與「山貓」族群的消長；不過，這些例子都是非常經典的舉例，大部分自然界生物之間的互動，其實都不是那麼明顯。

最近，來自佛羅里達與科羅拉多的研究團隊，在研究螞蟻與角蟬（treehopper）之間的互動時，無意中觀察到美洲黑熊與螞蟻的互動，從而瞭解到美洲黑熊、螞蟻、與角蟬之間微妙的食物鏈。

美洲黑熊是雜食性的，牠的菜單中也包括螞蟻。他們會去挖掘蟻窩，吃掉裡面的幼蟲、蛹與螞蟻。在挖掘的過程中，黑熊對蟻窩造成不同程度的損壞；但是不論損壞程度大小，神奇的是，接下來植物（rabbitbrush）都長得更好了。

美洲黑熊（American Black Bear, Ursus americanus）。
圖片來源：wiki

角蟬，常見植物的害蟲（圖中為Ceresa taurina）。圖片來源：wiki

rabbitbrush （Chrysothamnus viscidiflorus）。圖片來源：wiki

為什麼黑熊挖掘蟻窩，卻會讓植物長得更好呢？研究團隊仔細探究的結果，發現：螞蟻為了要從角蟬與蚜蟲（aphids）得到植物的蜜汁，不僅會將這些蟲搬到植物上面，還會幫這些蟲趕走他們的掠食者（如瓢蟲）。如此一來，蚜蟲與角蟬得以繁衍，但植物就大失血了；大量的篩管汁液（phloem sap）被吸走，植物再怎樣努力進行光合作用都無法彌補這些損失。

當黑熊破壞蟻窩後，蚜蟲與角蟬失去了他們的保護神，於是牠們的掠食者便有機可乘，結果就是植物的害蟲大量減少，植物的養分不再流失，當然就長得好囉！ 

所以，看似不相關的ㄧ個事件（黑熊挖蟻窩），卻對植物的生長造成影響，只能說，我們還需要對自然界了解更多！

參考文獻：

2015/1/5. Elizabeth Pennisi. An ant, a plant, and a bear, oh my. Science Now.

Joshua B. Grinath, Brian D. Inouye and Nora Underwood. 2014. Bears benefit plants via a cascade with both antagonistic and mutualistic interactions. Ecology Letters. DOI: 10.1111/ele.12396