科学家揭示蚂蚁与蚜虫互惠共生秘密

　　一只红火蚁正在取食棉蚜排泄出来的蜜露。课题组供图

　　■记者 李晨阳

　　蚂蚁和蚜虫是自然界的一对经典“CP”：蚂蚁为柔弱的蚜虫提供保护，蚜虫则报以甜美的蜜露。而为了获取更多蜜露，蚂蚁甚至能“催”蚜虫生育更多后代。在看似“语言”不通的两种生物之间，“催生”是怎么做到的呢？

　　近日，河北大学生命科学学院教授陈立团队联合中科院动物研究所、福建农林大学、瑞士纽沙泰尔大学等国内外团队在《当代生物学》发表论文，揭示了蚂蚁和蚜虫更隐秘的沟通机制。

　　天然CP 相爱相杀

　　俗话说，“吃得到一起，才能过得到一起”。

　　蚂蚁和蚜虫就是这种关系：蚜虫喜欢吸食植物汁液，并从中摄取它们需要的氨基酸。但植物汁液中的氨基酸含量低、糖分含量高，所以蚜虫只好将过量的糖分排出体外。这些甜蜜的“排泄物”，就成了蚂蚁最喜欢的琼浆玉露。

　　而蚂蚁也不白吃。它们会尽可能保护柔弱的蚜虫免受瓢虫、寄生蜂等天敌侵害。在蚂蚁的照顾下，蚜虫种群往往能快速发展壮大。

　　“在蚂蚁—蚜虫共生体系中，蚂蚁和蚜虫都能获益，这种共生现象在自然界广泛存在。”论文通讯作者陈立对《中国科学报》说。

　　有“相爱”就有“相杀”。当蚜虫数量越来越多，其寄生的植物不够吃时，蚜虫就会向邻近的植株迁移，或产生一批有翅蚜进行远距离迁移，继续繁衍生息。这在蚂蚁看来，相当于圈里的小羊想逃跑。因此，蚂蚁会采取一些手段限制蚜虫迁移。

　　2007年英国科学家就发现，蚂蚁不仅可以咬掉蚜虫的翅膀来防止它们飞走，还能用化学物质来控制蚜虫。在蚂蚁信息化学物质的影响下，共生蚜虫走得慢，也“不愿意”离开。但究竟是什么信息化学物质能把蚜虫“留住”，这篇论文并没有明确。

　　陈立读到这篇文献时，还在国外做博士后。他对这个方向的研究萌生了很大兴趣。

　　信息相通 心有灵犀

　　回国后，陈立开始着手在实验室建立蚂蚁—蚜虫共生体系，他选择了自己熟悉的红火蚁和国内常见的棉蚜作为实验对象。

　　研究发现，当红火蚁和棉蚜共生时，棉蚜的种群数量增长很快。一系列的化学成分分离、人工合成、电生理活性和行为活性测试显示，红火蚁释放的跟踪信息素就是蚂蚁用于控制蚜虫的信息化学物质。跟踪信息素中的主要成分——Z,E-a-farnesene能抑制棉蚜的扩散，提高蚜虫的繁殖率。

　　那究竟什么是跟踪信息素呢？

　　蚂蚁本身是一类社会性昆虫，群体内所有分工协作都受到信息化学物质的调控。当一只工蚁在觅食过程中发现食物后，会返回巢穴招募同伴搬运食物，并在走过的路径上留下一些特殊的信息化学物质，以指引同伴前往食物所在地，这种信息化学物质就是跟踪信息素。对红火蚁来说，取食棉蚜排泄的蜜露就是一种觅食行为，所以红火蚁会在棉花植株上留下跟踪信息素。

　　“一个物种的信息素可以影响另一个物种，这并不稀奇。例如人们很早就知道，白蚁释放的信息素可以被天敌感知到，以此为线索来跟踪捕食白蚁。但一个物种的信息素能影响到另一个物种的生殖行为，这可能还是第一次报道。”陈立说。

　　论文推测，蚂蚁跟踪信息素展现出的这种功能具有重要的生态学意义。“对蚜虫来说，跟踪信息素代表着蚂蚁‘保护神’就在身边，让它们有安全感，更愿意生娃而不是搬家；而对蚂蚁来说，安抚了蚜虫，也就保障了自己的食堂有源源不断的蜜露供应。”陈立说。

　　师法自然 互利互惠

　　《当代生物学》同期配发了荷兰瓦格宁根大学植物科学系教授Duur K. Aanen等为这项研究撰写的快评——《进化：蚂蚁跟踪信息素促进蚂蚁—蚜虫互惠共生》。

　　“红火蚁起源于南美洲，棉蚜的起源目前尚不清楚，但有可能是亚洲。有证据显示，蚜虫在入侵一些地区后，会与当地的蚂蚁种群建立互惠共生的关系，尽管它们此前都没有共同进化过。”评论认为红火蚁和棉蚜在相遇之前可能已经存在奇妙而默契的关系。

　　无论红火蚁还是棉蚜，它们在向世界各地扩张的过程中，都取得了很大的“成功”，甚至比在原生地繁衍得还要兴旺，这要归功于两种生物之间互利互惠的关系。

　　作者认为，探究红火蚁和棉蚜之间这种复杂密切的关系，也为人类重新理解畜牧业和驯化的内涵、重新认识人与家禽家畜之间的关系，提供了宝贵的启迪。

　　“我们通常从以人类为中心的角度来看待畜牧业：农民为了自身利益而剥削动物，动物只能被动配合。但事实上畜牧业本身就是互惠共生的一个例子，人和动物都会从中获益，甚至在彼此适应的过程中获得遗传上的改变。”