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由混沌到秩序:螞蟻如何找到覓食的最佳路徑?

活躍星系核_96
・2014/05/27 ・1497字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 591 ・九年級

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本文由民視《科學再發現》贊助,泛科學獨立製作

credit: CC by screenpunk@flickr
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編譯 / WuDaoer Tsai(任教淡江大學,研究複雜網路)

生物學家知道,單一螞蟻找尋食物是隨機的,然而群體螞蟻的覓食行為卻遠遠超越隨機模式。一份即將發表於《美國國家科學院期刊》(PNAS)的研究顯示:動物的移動行為,在某些時機點會由混沌的轉變成有秩序;而這樣的轉變是以不預期的自組方式所產生。了解螞蟻有助於分析類似的行為,例如:人如何在網際網路中瀏覽。

「蟻群有巢穴促使它們需要策略將找到的食物帶回去。」研究的作者,同時任職于北京郵電大學網絡與交換技術國家重點實驗室資訊安全中心,以及德國波茨坦氣候影響研究院的李麗香(Lixiang Li)說,「我們認為這一項因素,至今被大大地低估但實際上卻是主導它們行為的因素。」

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沿路遺留味道

中德兩國的研究團隊,將幾乎所有已知有關螞蟻覓食的行為,化成方程式跟演算法並送進電腦裡。團隊假設蟻群複雜的覓食行為分成三階段:一開始,尖兵螞蟻用混亂的遶圈圈方式;等到疲憊了,它們就回到巢穴裡休息與進食;若是其中有些螞蟻在巢穴附近發現食物,就攜帶一小份回到巢穴裡,同時沿路就遺留下費洛蒙化學訊號。接著,其他的螞蟻沿著這個味道去找到食物,並且也帶一小部份回到巢穴。此時,它們的合作作用依然很弱,因為沿著路徑的費洛蒙很稀少。但由於蟻群數量龐大,許多螞蟻會由不同的路徑找到食物並且帶回巢穴裡,因此會有許多不同的費洛蒙路線。

最終會出現最佳化路徑:因為費洛蒙具揮發性,較短路徑的味道會比較強烈。也因此更多的螞蟻會依循這較短的路徑,留下更多的費洛蒙,如此便產生了自我強化效率的效果。與持續混亂的螞蟻覓食行為比較,這樣花費較少的行徑時間與能量。

很重要的,研究人員發現,單一螞蟻的經驗成就了整體覓食的行為,這是之前研究所忽略的。較老的螞蟻對巢穴周遭較瞭解,對較年輕的螞蟻而言,與其說是有效貢獻於找尋食物,毋寧說這是個學習過程。

高度有效率的複雜網路

「單一螞蟻並不聰明,但集體的行為,我不得不認為,在某方面而言,是可以稱為有智慧的。」主持「跨領域觀念與方法」研究團隊的共同作者糾爾根.寇斯(Jurgen Kurths)如是說。「自我組織的原則早在魚群行為中就有發現,但蟻群的返家行為更形有趣。研究螞蟻覓食行為在生態學上有其實際重要性,此研究的作者主要是對了解非線性現象的基本樣貌有興趣。」

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「螞蟻群體形成一個有效率的複雜網路。」寇斯(Kurths)解釋,這是我們在許多自然與社會系統中均可發現。因此,研究蟻群所發展的數學模型,也適用於一些具有返家共同特徵但是非常不一樣的生物,例如信天翁。這項研究亦帶給各種領域-例如網頁服務演化與智慧傳遞系統-裡的人類行為模式一個新觀點。

資料來源:From chaos to order: How ants optimize food search. Phy.org [May 26, 2014]

研究文獻:Li, L., Peng, H., Kurths, J., Yang, Y., Schellnhuber, H.J. (2014): Chaos-order transition in foraging behavior of ants. Proceedings of the National Academy of Sciences, Early Edition: DOI: 10.1073/pnas.1407083111

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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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除了蚯蚓、地震魚和民間達人,那些常見的臺灣地震預測謠言
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/02/29 ・2747字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

災害性大地震在臺灣留下無數淚水和難以抹滅的傷痕,921 大地震甚至直接奪走了 2,400 人的生命。既有這等末日級的災難記憶,又位處於板塊交界處的地震帶,「大地震!」三個字,總是能挑動臺灣人最脆弱又敏感的神經。

因此,當我們發現臺灣被各式各樣的地震傳說壟罩,像是地震魚、地震雲、蚯蚓警兆、下雨地震說,甚至民間地震預測達人,似乎也是合情合理的現象?

今日,我們就要來破解這些常見的地震預測謠言。

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漁民捕獲罕見的深海皇帶魚,恐有大地震?

說到在坊間訛傳的地震謠言,許多人第一個想到的,可能是盛行於日本、臺灣的「地震魚」傳說。

在亞熱帶海域中,漁民將「皇帶魚」暱稱為地震魚,由於皇帶魚身型較為扁平,生活於深海中,魚形特殊且捕獲量稀少,因此流傳著,是因為海底的地形改變,才驚擾了棲息在深海的皇帶魚,並因此游上淺水讓人們得以看見。

皇帶魚。圖/wikimedia

因此,民間盛傳,若漁民捕撈到這種極為稀罕的深海魚類,就是大型地震即將發生的警兆。

然而,日本科學家認真蒐集了目擊深海魚類的相關新聞和學術報告,他們想知道,這種看似異常的動物行為,究竟有沒有機會拿來當作災前的預警,抑或只是無稽之談?

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可惜的是,科學家認為,地震魚與地震並沒有明顯的關聯。當日本媒體報導捕撈深海魚的 10 天內,均沒有發生規模大於 6 的地震,規模 7 的地震前後,甚至完全沒有深海魚出現的紀錄!

所以,在科學家眼中,地震魚僅僅是一種流傳於民間的「迷信」(superstition)。

透過動物來推斷地震消息的風俗並不新穎,美國地質調查局(USGS)指出,早在西元前 373 年的古希臘,就有透過動物異常行為來猜測地震的紀錄!

人們普遍認為,比起遲鈍的人類,敏感的動物可以偵測到更多來自大自然的訊號,因此在大地震來臨前,會「舉家遷徙」逃離原本的棲息地。

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當臺灣 1999 年發生集集大地震前後,由於部分地區出現了大量蚯蚓,因此,臺灣也盛傳著「蚯蚓」是地震警訊的說法。

20101023 聯合報 B2 版 南投竹山竄出蚯蚓群爬滿路上。

新聞年年報的「蚯蚓」上街,真的是地震警訊嗎?

​當街道上出現一大群蚯蚓時,密密麻麻的畫面,不只讓人嚇一跳,也往往讓人感到困惑:為何牠們接連地湧向地表?難道,這真的是動物們在向我們預警天災嗎?動物們看似不尋常的行為,總是能引發人們的好奇與不安情緒。

如此怵目驚心的畫面,也經常成為新聞界的熱門素材,每年幾乎都會看到類似的標題:「蚯蚓大軍又出沒 網友憂:要地震了嗎」,甚至直接將蚯蚓與剛發生的地震連結起來,發布成快訊「昨突竄大量蚯蚓!台東今早地牛翻身…最大震度4級」,讓人留下蚯蚓預言成功的錯覺。

然而,這些蚯蚓大軍,真的與即將來臨的天災有直接關聯嗎?

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蚯蚓與地震有關的傳聞,被學者認為起源於 1999 年的 921 大地震後,在此前,臺灣少有流傳地震與蚯蚓之間的相關報導。

雖然曾有日本學者研究模擬出,與地震相關的電流有機會刺激蚯蚓離開洞穴,但在現實環境中,有太多因素都會影響蚯蚓的行為了,而造成蚯蚓大軍浮現地表的原因,往往都是氣象因素,像是溫度、濕度、日照時間、氣壓等等,都可能促使蚯蚓爬出地表。

大家不妨觀察看看,白日蚯蚓大軍的新聞,比較常出現在天氣剛轉涼的秋季。

因此,下次若再看到蚯蚓大軍湧現地表的現象,請先別慌張呀!

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事實上,除了地震魚和蚯蚓外,鳥類、老鼠、黃鼠狼、蛇、蜈蚣、昆蟲、貓咪到我們最熟悉的小狗,都曾經被流傳為地震預測的動物專家。

但可惜的是,會影響動物行為的因素實在是太多了,科學家仍然沒有找到動物異常行為和地震之間的關聯或機制。

遍地開花的地震預測粉專和社團

這座每天發生超過 100 次地震的小島上,擁有破萬成員的地震討論臉書社團、隨處可見的地震預測粉專或 IG 帳號,似乎並不奇怪。

國內有許多「憂國憂民」的神通大師,這些號稱能夠預測地震的奇妙人士,有些人會用身體感應,有人熱愛分析雲層畫面,有的人甚至號稱自行建製科學儀器,購買到比氣象署更精密的機械,偵測到更準確的地震。

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然而,若認真想一想就會發現,臺灣地震頻率極高,約 2 天多就會發生 1 次規模 4.0 至 5.0 的地震, 2 星期多就可能出現一次規模 5.0 至 6.0 的地震,若是有心想要捏造地震預言,真的不難。 

在學界,一個真正的地震預測必須包含地震三要素:明確的時間、 地點和規模,預測結果也必須來自學界認可的觀測資料。然而這些坊間貼文的預測資訊不僅空泛,也並未交代統計數據或訊號來源。

作為閱聽者,看到如此毫無科學根據的預測言論,請先冷靜下來,不要留言也不要分享,不妨先上網搜尋相關資料和事實查核。切勿輕信,更不要隨意散播,以免造成社會大眾的不安。

此外,大家也千萬不要隨意發表地震預測、觀測的資訊,若號稱有科學根據或使用相關資料,不僅違反氣象法,也有違反社會秩序之相關法令之虞唷!

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​地震預測行不行?還差得遠呢!

由於地底的環境太過複雜未知,即使科學家們已經致力於研究地震前兆和地震之間的關聯,目前地球科學界,仍然無法發展出成熟的地震預測技術。

與其奢望能提前 3 天知道地震的預告,不如日常就做好各種地震災害的防範,購買符合防震規範的家宅、固定好家具,做好防震防災演練。在國家級警報響起來時,熟練地執行避震保命三步驟「趴下、掩護、穩住」,才是身為臺灣人最關鍵的保命之策。

延伸閱讀

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《世紀帝國II:決定版》之蟻群爭霸?!
胡中行_96
・2023/10/12 ・3293字 ・閱讀時間約 6 分鐘

風靡全球的電玩系列《世紀帝國》(Age of Empires),問世將近 26 年,歷經多次新作發表與改版。[1]終於,有生物學家發現它的附加價值,妥善利用於學術研究:2023 年 8 月澳洲聯邦科學暨工業研究院(CSIRO)跟西澳大學(University of Western Australia)隆重巨獻,於美國《國家科學院院刊》(PNAS)正式發表[2, 3]──《世紀帝國II:決定版》(Age of Empires II: Definitive Edition)之蟻群爭霸!

當然,微軟 Xbox 沒有業配贊助,論文標題也不長這樣,而且研究設計浪費了遊戲豐富的功能,玩法單調純樸。[1, 2]不過,成果依然獲得 YouTube 電玩頻道的專業評析,與網友的熱烈討論。[4]

CSIRO 釋出的《世紀帝國 II:決定版》戰爭畫面。圖/參考資料 3(© CSIRO;Fair Use

遊戲模擬

《世紀帝國II:決定版》的場景編輯器,允許玩家在地圖上,改變環境特徵,並配置人力與建物。遊戲裡軍民單位的行為,由32,000行的程式所控制:在「if… then…」的語法下,如果某單位滿足特定條件,便會引發對應的行為。與此研究有關的部份,規範敵軍進入反應半徑時,軍事單位必須向前移動並發動攻擊,但是對於友軍或中立者則一概忽略。其中精銳條頓騎士(Elite Teutonic Knight)的反應半徑為3個格子;而雙手劍兵(Two-Handed Swordsman)則是 4 個。[2]利用這樣的設計,便可以激發戰爭。

研究團隊選擇「標準」的遊戲難度,先讓精銳條頓騎士跟雙手劍兵單挑,直到一方陣亡,總共 10 次。如此確定前者的強悍名不虛傳,無往不利。接著每次出 1 名精銳條頓騎士,跟 2、3、4…8 名雙手劍兵對打,即至1:4 的時候,都還是精銳條頓騎士勝出。最後,研究團隊做了下列設定:[2]

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  • 藍軍:玩家控制;紅軍的敵人;擁有最高生命值和最強攻擊力的精銳條頓騎士,共 9 名。[2]
  • 紅軍:電腦控制;藍軍的敵人;以 20、30、40…100 名戰力薄弱的雙手劍兵,組成數個步兵團。[2]
  • 綠軍:電腦控制;藍、紅兩軍分別的友軍。[2]
  • 簡單競技場:以城牆圍出一塊不會遭藍軍或紅軍攻擊,形狀為長方形的綠軍地盤,讓藍、紅兩軍於其中捉對廝殺。[2]
  • 複雜競技場:先圈出一個簡單競技場,然後用步兵單位無法跨越的水域,在裏頭隔出3條巷道。每條都有3名藍軍的精銳條頓騎士駐守,與巷道外紅軍的雙手劍兵團對峙。[2]

在玩家完全不操作的狀況下,藍軍與不同人數的紅軍,於簡單和複雜競技場交戰。每種排列組合打 10 場,總共 180 場戰役。每場都要打到有一方被完全殲滅,才算結束。簡而言之,就是以不同的人數和場地,不斷重演一模一樣的情境。[2]「大概是遊戲最無聊的玩法」,論文的第一作者 Samuel Lymbery 博士抱怨。[5]整體來說,當紅軍人數增加到一個程度,藍軍的勝算便開始下降,而場地差異則會影響達到此變化的門檻。[2]

藍、紅兩軍在簡單競技場中對戰。影/參考資料 3(© CSIRO;Fair Use

螞蟻實戰

2021年 7 到 10 月間,研究團隊去西澳伯斯丘(Perth Hills)地區的小鎮Chidlow,找澳洲肉蟻(Australian meat ants;學名Iridomyrmex purpureus[註]),還有外來的阿根廷蟻(Argentine ants;Linepithema humile)。從兩者分別的 6 個聚落抓工蟻,數量恰為實驗所需,且不會危害蟻群續存。帶回實驗室後,將來自同個蟻窩的關在一起,用水、蜂蜜和死蟋蟀飼養。[2]

澳洲肉蟻與阿根廷蟻的工蟻,先一對一「釘孤枝」(tìng-koo-ki[6]),直到其中一方死亡為止。凡是有打起來的場次,一律由澳洲肉蟻獲勝。接下來,研究團隊以類似電玩版的模式,調整蟻群的大小與所處的環境,讓兩軍對戰。[2]

  • 澳洲肉蟻:每場戰役徵召20隻。[2]
  • 阿根廷蟻:每次發派 5、10、20、60、100、150 或 200 隻。[2]
  • 簡單競技場:10 公升裝的塑膠容器。[2]
  • 複雜競技場:在塑膠容器裡,用木板區隔出數條巷道。[2]

各種排列組合,照原計劃是要打 7 次,排除有技術性問題的幾次,最後總共進行了 93 場戰役。這裡與遊戲模擬的差別,在於限制時間長度為 24 個鐘頭,結束後統計雙方死傷,而非等到單方全軍覆沒。不意外地,澳洲肉蟻總是勝利,然而傷亡數量卻隨情況而異。[2]

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巨大的澳洲肉蟻;弱小的阿根廷蟻。圖/參考資料 3(© Bruce Webber CSIRO;Fair Use

人類與螞蟻

螞蟻之類的社會性昆蟲打起來,規模與人類的傳統戰爭雷同。[3, 5]澳洲肉蟻對上阿根廷蟻,就像精銳條頓騎士之於雙手劍兵。無論是實戰或電玩,少數強者跟眾多弱者戰鬥時,強者於複雜競技場的死亡率較低,而在簡單競技場則較高。所以戰爭的結果,「取決於戰場的特性」,Samuel Lymbery博士表示。[3]

侵略性的外來螞蟻,會攻擊本土動物,並破壞農作物。[5]阿根廷蟻雖然體型渺小,卻在人為環境或受人類影響的棲地大量繁殖,[2, 3]而且是最猖獗的外來種之一,每年造成全球 1 千 9 百萬美金的經濟損失[2]這是因為人類整頓地面時,移除了植物和自然碎屑,於是創造出簡單競技場般,空曠、開放的戰鬥場域。[3]對真實世界的螞蟻來說,簡單競技場就是人行道和公園;而複雜競技場為樹叢或木屑等。[5]總之,原本自然環境中,具有體型優勢、擅長單挑的澳洲肉蟻,在人為的干擾下,變得容易死於敵軍圍毆。[3]人類務必把複雜的結構加回去,才能減少外來者造成的物種失衡。[3, 5]

YouTube電玩頻道推薦

澳洲這篇論文在美國《國家科學院院刊》上線後,擁有 36.9 萬追蹤者的 YouTube 電玩頻道 Spirit of the Law,發表了一支 12 分鐘,深入淺出的影片,摘要研究重點,還提到其中運用的蘭徹斯特法則(Lanchester’s laws)。不到1個月,已有將近 30 萬人次觀賞。[4]影片下方留言區的科學家與資深玩家,不僅熱議這個描述第一次世界大戰前的戰爭型態中,戰力、人數與戰爭結果關係的數學模型,也執著於論文不影響結論的計算錯誤。[2, 4]發覺迴響熱烈的 CSIRO,感謝 Spirit of the Law 之餘,更將影片節錄到自己的頻道上推廣。[7]

CSIRO 節錄 YouTube 頻道 Spirit of the Law,對此研究的介紹。影/參考資料 7
YouTube 電玩頻道 Spirit of the Law 介紹用《世紀帝國》模擬螞蟻行為的研究。影/參考資料 4

備註

研究團隊把 Iridomyrmex purpureus,叫作澳洲肉蟻(Australian meat ant)。[2]這種螞蟻的學名,有多個中文翻譯。臺灣大學昆蟲系名譽教授吳文哲導讀,彰化師範大學生物學系教授林宗岐審訂的《螞蟻螞蟻:螞蟻大師威爾森與霍德伯勒的科學探索之旅》,稱其為紫虹琉璃蟻[8]

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參考資料

  1. Age of Empires. (26 OCT 2022) ‘Age of Empires – A Franchise History’. YouTube.
  2. Lymbery SJ, Webber BL, Didham RK. (2023) ‘Complex battlefields favor strong soldiers over large armies in social animal warfare’. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 12;120(37):e2217973120.
  3. Dewar I. (29 AUG 2023) ‘Ant wars: How native species can win the battle over invasive pests’. CSIRO, Australia.
  4. Spirit of the Law. (13 SEP 2023) ‘How AoE2 is helping scientists understand ants’. YouTube.
  5. Hughes M. (03 OCT 2023) ‘Scientists use Age of Empires computer game to simulate ant warfare’. ABC News, Australia.
  6. 釘孤枝」教育部臺灣閩南語常用詞辭典(Accessed on 06 OCT 2023)
  7. CSIRO. (24 SEP 2023) ‘Testing ant warefare models in Age of Empires II #ageofempires’. YouTube.
  8. Wilson EO, Hölldobler B.(05 SEP 2019)《螞蟻螞蟻:螞蟻大師威爾森與霍德伯勒的科學探索之旅》貓頭鷹出版社
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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面對螞蟻的防疫政策,蟲生真菌該如何生存下來?
one minute biology
・2023/07/03 ・2366字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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社交梳理以及令螞蟻聞風喪膽的黑殭菌

這三年來人類對抗新冠肺炎的防疫戰絕對是科學史上的重大突破,防疫的科學知識和技術出現突破性的成長。然而,不只人類通過合作對抗病原體,許多社會性的生物也會合作對抗病原。

以最著名的社會性昆蟲——螞蟻為例,牠們會幫助同伴清除身上的病原體真菌孢子,這種互相幫忙清理身體的行為在許多社會性的生物上都可以發現(例如獼猴、蜜蜂等),稱為社交梳理(Allogrooming)社交梳理是這些社會性動物對抗病原體的重要防線,可說是群居動物的獨特「防疫政策」。

正所謂道高一尺魔高一丈,致病病原體也不是吃素的,就像新冠肺炎病毒不斷有新的病毒株出現,感染螞蟻的蟲生真菌同樣也有一套對付螞蟻社交梳理的招數。今年發表在《Nature ecology and evolution》的論文就做實驗以了解:螞蟻的社交梳理行為是否會對黑殭菌(Metarhizium sp.)造成生存壓力,以及黑殭菌的應變策略進行探討。

黑殭菌屬的真菌屬於蟲生真菌的一類,如著名補品冬蟲夏草,具有感染寄生昆蟲並使其死亡的能力;因此,對於螞蟻來說,黑殭菌絕對是致命的敵人,若看到同伴身上有黑殭菌孢子一定要幫忙清除。

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螞蟻的「防疫政策」對黑殭菌造成生存壓力

首先,科學家想要透過研究「社交梳理行為是否會改變真菌群集組成」,來確認「社交梳理是否會對黑殭菌造成生存壓力」,因此使用六種不同菌株感染螞蟻,並將實驗分成「獨自面對真菌」以及「有兩名同伴照護」的組別,前者的螞蟻個體只能透過自身免疫力來抵抗真菌感染,後者則是有同伴幫忙清除有害真菌孢子。在感染真菌後的八天內,如果有螞蟻死亡,就會將這些孢子拿去感染新的螞蟻個體,並同樣分成兩組進行上述實驗,如此重複十個循環(圖一)。

圖一。實驗方法示意圖。圖/Stock et al., 2023

實驗結果顯示,社交梳理行為確實對真菌群集造成天擇壓力。獨自面對真菌的組別,在經過十個循環後出現較低的真菌多樣性(只剩兩株菌株),然而同伴照護組卻出現較高的真菌多樣性(還剩四株菌株),說明社交梳理行為足以影響菌株間的競爭。(圖二)。

既然螞蟻的「防疫政策」會對真菌造成影響,那麼真菌在螞蟻「防疫政策」的洗禮下,是否也會產生改變呢?答案是:會!

圖二、實驗結果顯示經社交梳理篩選出來的群集多樣性較高,代表社交梳理是足以改變真菌間競爭情形的天擇壓力。圖/Stock et al., 2023

黑殭菌利用「隱身術」騙過螞蟻的防疫政策

科學家首先針對真菌的兩項特徵進行研究:毒性(致死率)子代數量(產孢數)。研究結果顯示,經過社交免疫的篩選後,真菌的毒性有顯著的下降(圖三 a),然而產生子代的數量卻有所提升(圖三b)。

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圖三、經過社交免疫的選擇(同伴組)後真菌的毒性有顯著的下降,然而產生子代的數量卻有所提升。此外,相較於獨自組,同伴組的真菌孢子對社交免疫產生抵抗力,圖 a 中的兩條粉紅色長條說明經社交免疫篩選出來的孢子感染有無同伴的螞蟻致死率是一樣的。圖/Stock et al., 2023

更有趣的是,這些經過社交免疫篩選的真菌孢子竟提升對社交免疫的抵抗力!相較於獨自對抗真菌篩選出來的菌株,社交免疫篩選出的菌株再次感染單獨的螞蟻和有同伴照顧的螞蟻時,致死率竟沒有差異(圖三 a),這代表社交免疫已經失效了!

科學家猜想,這種現象源於螞蟻們不再好好清除同伴身上的致命孢子,實驗結果也確實顯示同伴螞蟻們似乎對於經社交免疫篩選出來的真菌孢子沒有敵意,因此大大降低清除這些孢子的意願(圖四 a)。與此同時,科學家還發現,經社交免疫篩選出的真菌孢子中「麥角固醇(Ergosterol)」的含量大幅減少,麥角固醇是真菌孢子中的重要組成成分,科學家懷疑螞蟻可能就是因為麥角固醇的幾少而無法辨識孢子。

最終的行為實驗結果支持了這個論點,若把麥角固醇塗在螞蟻身上可以吸引同伴前來清潔,構造相似的膽固醇則沒有類似效果(圖四c、d),因此,麥角固醇很可能就是吸引螞蟻進行社交梳理的標的!

圖四、圖 a 說明經社交免疫(同伴組)「訓練」出來的孢子能夠減少螞蟻幫忙同伴清除孢子的頻率;圖 c、d 則說明在螞蟻身上塗上麥角固醇會讓吸引同伴來社交梳理,構造與麥角固醇相似的膽固醇則無此效果。圖/Stock et al., 2023

不僅是本實驗的阿根廷蟻(Linepithema humile)被麥角固醇吸引並進行社交梳理,前人的研究發現另外一種社會性昆蟲——白蟻也具備類似的行為,科學家推測麥角固醇可能就是真菌避免被同伴螞蟻清除的關鍵。值得留意的是,麥角固醇的實驗結果可能也解釋了毒性下降以及後代數量提升,由於麥角固醇是真菌孢子重要的組成成分,因此若麥角固醇的含量改變將會導致資源的分配有所調整,毒性下降和後代數量提昇可能就是資源調整分配的結果。

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昆蟲的行為背後往往牽涉複雜的因素,麥角固醇是否真為引起螞蟻社交梳理行為的因素或是唯一因素仍需更進一步的證據支持才能夠確認。可以肯定的是,在螞蟻「防疫政策」的伺候下,黑殭菌正透過某種「隱身術」來躲避螞蟻的清除,這不由得令人想起 Jurassic Park (侏儸紀公園)中那句經典的台詞:

Life will find its way out.

參考文獻

  • Stock, M., Milutinović, B., Hoenigsberger, M., Grasse, A. V., Wiesenhofer, F., Kampleitner, N., Narasimhan, M., Schmitt, T. & Cremer, S. (2023). Pathogen evasion of social immunity. Nature Ecology & Evolution7(3), 450-460. https://doi.org/10.1038/s41559-023-01981-6
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