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這種螞蟻是真正的亞馬遜女戰士

陸子鈞
・2011/07/19 ・1122字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 549 ・八年級

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即使是螞蟻,也無法完全擺脫有性生殖。一種屬於少數無性生殖的種類而聞名的拉丁美洲螞蟻,現在被發現有「暗中進行的性行為」,或許能解釋為什麼這種螞蟻能生存這麼久而不會滅亡。

這種屬於切葉蟻族(Attini)的螞蟻 Mycocepurus smithii ,會像農夫一樣種植真菌,並作為食物。過去,科學家不認為這種螞蟻有什麼特別之處。直到2005年,一項研究發現,一個位於波多黎各的這種螞蟻族群,似乎少了一個重要的東西-雄蟻;2009的兩篇研究,也發現由工蟻及一或多隻蟻后,完全是雌性組成的社會。這些蟻后雖然已經性成熟,可以生殖,但她們的儲精囊卻是空的。

研究中的其中一位作者,哈佛大學的演化生物學家Christian Rabeling,對於這結果非常訝異。因為沒有雄蟻,顯然蟻后必須行無性生殖,讓蟲卵不用精子,就能發育成幼蟲。在已知超過一萬種螞蟻中,只有少數種類有這種能力,而且其中大多數的生殖模式,混合了無性及有性機制。

無性生殖的物種不多,因為無性的族群無法藉由交配,混合基因,它們通常缺少遺傳多樣性,來應付像疾病之類不能預期的挑戰。

新的研究中,Rabeling和他的同事比過去調查更為廣泛。他們在拉丁美洲,收集來自39個不同族群,共234隻的 M. smithii 螞蟻,並檢查其遺傳組成。其中35個族群,結果顯示為蟻后的複製體(沒有遺傳差異)。

但有4個族群的結果,出乎Rabeling的意料之外。它們棲息在巴西其中一處亞馬遜河的支流,工蟻帶有混合的基因,就像有性生殖的社會一樣。研究團隊解剖了蟻后,這次他們發現了精子!一個強力的證據,證明蟻后打破了她們「單身的誓言」。

Rabeling提到,「沒有基因交流,鮮少物種能存在很久」。他預期,沒有基因交流的動物,會在幾百萬年甚至更短的時間內滅絕。這四個亞馬遜族群,位在蟻群分布的中央,所以看來似乎是基因多樣性的來源;有特殊的蟻后,確保該物種的基因庫不會崩解。

演化生物學家Julien Foucaud,對於「暗中進行的有性生殖」,維繫無性物種並不感到意外。但他強調,不能忽略無性生殖帶給生物的優勢;「性」雖然能在族群中增加新的基因,但同時也可能拆開原本順利運作的基因。Foucaud預期,如果生物學家更深入研究已知的蟻種,會發現比過去預測更多的單身女王。

德國的演化生物學家Jürgen Heinze認為,這是個新的生殖策略。Rabeling的研究雖然不是第一個指出單身蟻后藏有隱蔽的生殖行為,但卻是目前最完整的研究。

Rabeling承認,他們目前對於有性蟻后如何維繫周圍聚落,仍不清楚,也還沒找到雄蟻的蹤跡,或許這些螞蟻是真正的亞馬遜女戰士,就像神話中的女性聚落一樣。蟻后可能在交配後,就將雄蟻丟棄,「『他們』在聚落中不事生產,在交配後毫無作用……他們徹底的從生理上被剔除」Rabeling說。

資料來源:ScienceNow: ‘Asexual’ Ants May Be Having Sex After All [18 July 2011]

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陸子鈞
295 篇文章 ・ 4 位粉絲
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。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/11/01 ・2113字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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帶孩子一起,認識我們身邊的好細菌與壞細菌——《細菌與病毒》
台灣愛思唯爾_96
・2022/07/13 ・836字 ・閱讀時間約 1 分鐘

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好細菌能讓我們的身體發揮重要的功能,但壞細菌卻會溜進我們體內,害我們生病!該怎麼趕跑討厭的壞細菌呢?

圖/台灣愛思唯爾

這些就是細菌
These are bacteria.

肉眼看不見的細菌,可是五花八門。

圖/台灣愛思唯爾

細菌是很小很小的生物。
Bacteria are very small living things.

細菌比我們的細胞還要小,但別小看了這群生物。

圖/台灣愛思唯爾

你的身體裡面跟外面,都有很多細菌,這一大群細菌就叫做微生物相
Your body has lots of bacteria both inside and outside. This is called your microbiome.

身體若要維持健康,缺不了一群好細菌。

圖/台灣愛思唯爾

抗生素只對細菌有用,卻對病毒或真菌沒有效,所以沒辦法讓病毒引起的感冒好起來。
Antibiotics only work on bacteria, not viruses or fungi, so they won’t help you get over a cold (which is a virus).

細菌、病毒、真菌可是不一樣的病原體喔。

圖/台灣愛思唯爾

很多抗生素都會黏住細菌體內稱為蛋白質的特殊小工人。
Many antibiotics stick to special workers in the bacteria, called proteins.
在抗生素的作用下,蛋白質就沒辦法做它們的工作了,例如蓋細胞壁或是閱讀指令。
With the antibiotic in the way, the protein can’t do its job, like building a wall or reading instructions

抗生素的作用機制各異,像是阻止蛋白質工作。

——本文摘自《寶寶醫學院:中英雙語繪本系列套書》(細菌與抗生素),2022 年4月,台灣愛思唯爾出版。

台灣愛思唯爾_96
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愛思唯爾(Elsevier)於1880年成立於荷蘭阿姆斯特丹,是全球首要經營醫學、科學和技術資訊產品及出版服務的出版商。台灣愛思唯爾致力深耕繁體中文版的醫學知識內容,包含專業教科書、醫學資料庫,以及符合大眾需求的知識普及書。

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真菌與藻類的共生體,有著「陸上的珊瑚」之稱——地衣
許阿鳥_96
・2022/03/23 ・2967字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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地衣是可以作為空汙指標的生物

爬山的時候,路邊的石頭上、樹皮上,常常可以見到一層有點粉粉的、很像青苔的小生物。它們有綠色、灰色、黃色、紅色,呈現殼狀、葉狀、枝狀等各種形狀。它們的名字叫「地衣」,雖然常常與苔蘚混淆,不過它們並不是植物,而是真菌和藻類的共生體:真菌形成外殼,提供藻類保護;藻類行光合作用,提供真菌養分。科學家稱呼地衣時習慣以真菌的名稱來代表。由於它們也是靠共生藻提供養分,又有多變、多彩的外形,所以有「陸上的珊瑚」之稱。

地衣對空氣中的化學成分很敏感,可以作為空氣汙染的指標。因此,如果你家附近的路邊、行道樹上出現地衣,那代表你家附近的空氣很乾淨喔!除此之外,由於地衣的生命力強韌,它們通常都是一片荒蕪的環境中的先驅,在植物長出來之前,地衣就會先一步到達,把岩石分解成土壤,為之後的生態系打下基礎。在嚴寒的極地,冬季寸草不生,只有地衣可以生長。因此,地衣也是馴鹿等野生動物度冬重要的食物來源。

地衣可以做成染劑,而大家熟悉的石蕊試紙當中使顏色變化的成分,也是從地衣中提煉出來的。以下,就讓我們來認識一些美麗的地衣吧。

石蕊

石蕊屬於石蕊科(Cladoniaceae)、石蕊屬(Cladonia),屬於枝狀地衣,形狀就像一支支直立起來的粉綠色小喇叭,生長在中高海拔向陽的岩石上。

攝影:Cleyera Chou

地衣的繁殖構造稱為子囊果(ascocarp),有些種類的石蕊在小喇叭的邊上會長出鮮紅色的子囊果,像不像帶著紅色帽子的英國士兵呢?因此,這些地衣又被稱為「英國士兵地衣(British Soldier Lichen)」。

攝影:Cleyera Chou

地卷

地卷屬於地卷科(Peltigeraceae),地卷屬(Peltigera),屬於葉狀地衣,形狀就像一個黑色的手掌,有尖尖的橘色指甲。其實,「指甲」的部分是它的子囊果,由於形狀扁平,又稱為子囊盤(apothecium)。生長在山區潮濕的土壤、岩石和樹皮上。因為它們的形狀很像狗的牙齒,在英文中被稱為「狗地衣(dog lichen)」。在中世紀的歐洲,由於形狀很像狗牙的緣故,地卷被認為可以治療狂犬病。人們會把地卷磨成粉末,加入胡椒和熱牛奶,作為治療狂犬病的偏方。

攝影:Cleyera Chou

裸緣梅衣

梅衣科(Parmeliaceae)是目前已知最大的一個地衣科,有 77 屬 2765 種,形態、生長環境各有不同。其中,裸緣梅衣屬(Parmotrema)是很大的一個屬,包含了多種十分常見的地衣。圖中的大裸緣梅衣(Parmotrema tinctorum)就是最常見的地衣之一。

它們是葉狀地衣,顏色從灰綠到灰白,形狀有點像嚼過的口香糖,壓扁後黏在樹皮上的樣子。它們生長在中低海拔的樹皮上,經常出現在都市的行道樹幹上。下回,仔細觀察住家附近的行道樹,或許可以發現它們的蹤跡喔!

一張含有 真菌, 樹, 室外, 岩石 的圖片

自動產生的描述
攝影:許翠庭

絨衣

你是否見過山壁上、岩石上、樹皮上長出黃綠、褐綠色的絨毛呢?它們不是青苔,而是絨衣屬(Coenogonium)的地衣。絨衣是一類很特別的地衣,大部分的地衣都是由真菌外殼決定形狀,但絨衣卻是由絲狀的共生藻——橘色藻屬(Trentepohlia)構成主要的形狀,這也是為什麼絨衣摸起來毛茸茸的原因。翻起一片片絨衣,有時可以看到點狀的子囊盤長在絨毛的背面。

一張含有 魚 的圖片

自動產生的描述
攝影:許翠庭

松蘿

和上述的裸緣梅衣一樣,松蘿屬(Usnea)也是屬於梅衣科,形態卻大不相同。它們是枝狀地衣,長得像淺綠色的頭髮,和園藝店常見的空氣鳳梨十分相似。其實,空氣鳳梨是被子植物中的鳳梨科(bromeliaceae) 鐵蘭屬(Tillandsia),松蘿是真菌、藻類共生而成的地衣,兩者是完全不一樣的。松蘿生長在中、高海拔霧氣豐富的森林中,常常與下面會提到的樹花(Ramalina)一起出現在樹枝、樹幹上。

攝影:Cleyera Chou

樹花

樹花屬於樹花科(Ramalinaceae)樹花屬(Ramalina),形態和松蘿有點相似,都是淺綠色的枝狀地衣,差別在於樹花比較短,呈現一束束的簇生狀態;松蘿則長了許多,垂掛在樹枝上。圖中的圓盤狀構造,是樹花的子囊盤。

樹花和松蘿是好朋友,常常一起出現在中、高海拔雲霧森林的樹枝和樹幹上,喜歡生長在樹的向陽面。樹花含有一種稱為松蘿酸(Usnic acid)的化學物質,是製做抗生素的重要原料。

攝影:Cleyera Chou

膠衣

膠衣屬於膠衣科(collemataceae)。膠衣科的地衣有一個特徵:大部分的地衣主要的共生藻類都是綠藻(chlorophyta),但膠衣科地衣主要的共生藻類都是藍綠細菌(cyanobacteria),因此,膠衣科的地衣形態成膠狀,有點像橡皮的質感,和其他地衣很不一樣。圖中的地衣屬於膠衣科的貓耳衣屬(Leptogium),生長在低海拔的森林中,樹幹的陰涼面。粉紅色圓盤狀構造是它的子囊盤。

攝影:Cleyera Chou

肺衣

肺衣屬於肺衣科(lobariaceae)肺衣屬(Lobaria),同時含有綠藻與藍綠細菌兩種共生藻類。它們有皮革的質感,葉面上有許多凸起的脈和凹下的凹槽,背面則有肺泡一般隆起的小包,裡面含有共生的藍綠細菌。由於形態很像肺臟,有肺泡般的構造,因此被稱為「肺衣」。

在許多文化中,肺衣都具有藥用的功能。例如在中醫的系統裡,肺衣被稱為「老龍皮」,有消食健脾,利水消腫,祛風止癢的效果,在印度、義大利等地也有藥用的紀錄。此外,肺衣中也可以提煉出松蘿酸,作為抗生素使用。

攝影:Cleyera Chou

赤星衣

赤星衣屬於赤星衣科(haematommataceae)赤星衣屬(Haematomma),屬於殼狀地衣,生長在樹皮表面。赤星衣有鮮紅色的子囊盤,非常醒目。

攝影:Cleyera Chou

盤腎衣

盤腎衣屬於盤腎衣科(nephromataceae)盤腎衣屬(Nephroma),形狀像一片一片的小蚌殼,生長在樹皮上。

攝影:Cleyara Chou

地衣雖然不起眼,仔細看卻擁有各異其趣的美麗。下次爬山時不妨放慢腳步,仔細看看這些小生命,將會發現許多驚奇唷!

參考資料:

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許阿鳥_96
2 篇文章 ・ 5 位粉絲
台大生態學與演化生物學研究所畢業。火星上的人類學家。