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世界上最小的農夫

圖片來自ScienceNow

可惜它們沒有顯微大小的單寧工作褲,一種阿米巴變形蟲Dictyostelium discoideum有機會穿到。一個新的研究發現,這種單細胞生物可稱得上是農夫,它們帶著細菌到新的地點,然後像農作物般的收割菌落。

D. discoideum或者稱為「富人」的社會性變形蟲,是一種黏菌。單一變形蟲細胞可以獨立生活,並取食土壤裡的細菌。當食物短缺時,它們彼此集結成約0.5公分的鼻涕狀形體,蠕動前往肥沃的新天地。到達目的地後,「鼻涕蟲」會形成一個有柄的子實體。柄頂端的球體會釋出孢子,每一孢子可會生成單一阿米巴蟲,再次開始新的生命週期。

一位美國德州萊斯大學的研究生Debra Brock,在畢業後,擔任實驗室的技術員,研究「富人」的發育,花很多時間在顯微鏡底下觀察。大多研究「富人」的實驗室都向廠商訂購品系,幾乎都是在幾十年前從單一菌落分離出來的。但Brock所待的研究室,有大量從野外收集到的菌落。當Brock第一次觀察野外收集到的變形蟲所產生的孢子時,她發現一個從未見過的現象:細菌從在於子實體中。

Brock認為她看到的微粒是細菌,但她無法確認。因此,她進行了一連串的實驗。首先,Brock將非常細的尖頭吸管插入子實體,將內含物抽出,然後在培養皿上培養。兩天後,一些培養皿上長出了一些細菌,支持了部分「富人」菌落收養了這些小生物在它們的孢子裡。

但這些細菌會不會只是一種感染?為了確認這點,Brock將抗生素加入「富人」的菌落中,殺死在子實體中的細菌。之後,將抗生素處理過的變形蟲放在一塊菌落上,這些變形蟲又帶有原先的那些細菌,顯示「富人」會收集細菌。

另一項實驗顯示,這種變形蟲會在它們到達的新環境中「栽種」食物。「它們可以攜帶細菌,散播並在新地點種植,最後還會收成。」Brock說道,「我們認為他們可以稱得上是農夫」。

在實驗中,大約只有三分之一的「富人」變形蟲是農夫。這表示耕種不是一直都能帶來好處,或者會被取代。事實上,Brock發現,農夫變形蟲並不在所有環境中都有優勢。當農夫變形蟲的孢子落在沒有細菌的環境下,就會蓬勃發展,因為它們能靠自己耕種。但若處於有細菌的環境下,農夫變形蟲的表現就沒這麼好,即便它們很努力。這可能因為它們在食物短缺前就停止取食,以保留一些細菌可以帶到新的聚落「播種」。

科學家已經知道很多動物會耕作,螞蟻和白蟻種植真菌;雀鯛養殖藻類;潮間帶的一種蝸牛養殖真菌。然而,「富人」變形蟲是第一個被發現會耕作的微生物,雖然不是很精良的系統。舉例來說,養真菌的螞蟻非常照顧它們的作物,它們會施肥,還會除蟲。「這麼多照顧作物的行為的確令人驚嘆,但阿米巴變形蟲無法辦到這點」Brock說到。

哥本哈根大學的環境生物學家Koos Boomsma並不訝異農耕行為分散在生命演化之樹上,「但我要我預期農耕行為會在什麼種類上被發現,我覺得不會想到是黏菌」他如此說到。

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關於作者

Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。