非洲大蟻（Megaponera analis）會照顧受傷的同伴

 

帶著白蟻獵物的非洲大蟻。圖片來源：維基百科

非洲大蟻（Megaponera analis），也被稱為非洲攻擊蟻或大脛蟻，是一種在非洲撒哈拉以南地區廣泛分佈的大型蟻類。非洲大蟻是相對較大的蟻類，工蟻的體長可達到1.2至1.6厘米。它們通常具有黑色或深棕色的身體，擁有堅硬的外骨骼。牠們擁有典型的社會結構，包括女王蟻、雄蟻和工蟻。女王蟻負責產卵，而工蟻則負責尋找食物、照顧幼蟻和保衛巢穴。它們通常在地面或樹木的根部附近築巢，偏好潮濕的土壤環境。非洲大蟻的巢穴複雜且深入地面。

非洲大蟻以其協同狩獵行為而聞名，主要捕食白蟻。工蟻會組成大型的狩獵隊伍，協同攻擊白蟻巢穴，並將捕獲的白蟻帶回自己的巢穴中餵食幼蟻。作為捕食者，非洲大蟻在其生態系統中發揮著重要作用，幫助控制白蟻等害蟲的數量。它們的社會結構和協同行為展示了昆蟲社會中的高度組織和適應性。

總而言之，非洲大蟻是一種引人注目的社會昆蟲，其獨特的狩獵策略和先進的社會行為使它們在生物學和行為生態學中成為了一個有趣的研究對象。

最近的研究發現非洲大蟻如何識別和治療同伴的感染創傷。研究團隊發現，當這種蟻類的工蟻受到傷害時，牠們能夠判斷傷口是否受到感染，並相應地進行治療。工蟻會利用由後胸腺（metapleural gland）分泌的抗微生物化合物和蛋白質來治療感染的傷口，從而將感染個體的死亡率降低了90%。

研究團隊發現，革蘭氏陰性細菌假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）會對受傷的非洲大蟻工蟻造成致命感染。研究團隊觀察到，感染的傷口比未受感染的傷口更常被治療，且這與受感染個體的角質層烴（cuticular hydrocarbons, CHCs）輪廓的變化相關。研究描述了如何使用後胸腺來治療感染的傷口，並量化了其含量，確認了112種化學化合物和41種蛋白質在腺體分泌物中，其中一半具有抗微生物或促進傷口癒合的特性。其中有五種是具有已知抗微生物活性的同源蛋白質（例如溶菌酶、血細胞2、MRJP1類蛋白）。

非洲大蟻使用後胸腺（metapleural gland, MG）來治療感染的傷口的過程是一個複雜且高度專門化的行為。以下是詳細的步驟和機制：

非洲大蟻能夠識別受傷且感染的工蟻。這種識別似乎是通過感染傷口引起的角質層烴（cuticular hydrocarbons, CHCs）輪廓的變化來實現的。這些化合物在螞蟻的外骨骼表面形成一層保護膜，並可作為溝通的化學信號。

當工蟻發現受傷且感染的同伴時，它們會使用位於胸部背面的後胸腺分泌物來處理傷口。這些分泌物具有抗微生物特性，對於預防和治療傷口感染非常有效。

工蟻首先會用口器清潔傷口（即用嘴部“舔”傷口）。隨後，護理蟻會從自己的後胸腺收集分泌物，或者直接從受傷蟻的後胸腺開口處舔取分泌物，然後將這些分泌物塗抹在受傷的同伴上。當使用後胸腺分泌物進行傷口護理時，這一過程通常會持續更長的時間。

工蟻能夠區分感染和未感染的傷口，並更頻繁地為感染傷口提供護理。尤其是在感染後的10至12小時內，對感染傷口的後胸腺分泌物治療特別頻繁。

當阻止工蟻使用後胸腺分泌物時（例如通過封閉腺體開口），感染蟻全部死亡。這證明了後胸腺分泌物在治療感染傷口中的重要作用。相反，當允許工蟻使用這些分泌物時，感染蟻的存活率明顯提高（67%）。研究團隊還指出，工蟻能夠通過社會互動有效地治療暴露於土壤病原體的創傷。實驗結果顯示，與被隔離的感染蟻相比，與同伴一起的感染蟻在36小時內的死亡率明顯較低。

所以，非洲大蟻的治療行為是一種複雜的社會化互助行為，展示了這些昆蟲在識別和響應感染傷口方面的高度專業化和適應性。

此外，研究團隊也探討了CHC輪廓作為感染線索的角色。受傷後，感染和未感染蟻的CHC輪廓發生了變化，最終在感染蟻和未感染蟻之間出現顯著差異。

研究對後胸腺分泌物進行了抗菌內容和效力的量化分析，發現當在培養液中加入後胸腺分泌物時，假單胞菌的生長減少了超過25%。這些分泌物含有多種化合物，其中包括具有抗生素和/或殺真菌特性的化合物。

總而言之，這項研究顯示了非洲大蟻社會中一種有效的行為適應，用於識別和治療開放性傷口的潰爛性感染。這種對感染的預防和治療使用抗微生物分泌物的行為，與用於治療人類「臟傷」的現代醫療程序相似。此外，非洲大蟻傷口中的主要病原體假單胞菌也是人類戰傷感染的主要原因。這項研究可能會促進開發新的醫療化合物，用於治療人類社會中的感染。

參考文獻：

Frank, E.T., Kesner, L., Liberti, J. et al. Targeted treatment of injured nestmates with antimicrobial compounds in an ant society. Nat Commun 14, 8446 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-43885-w