3千萬年形成的共生關係 切葉蟻與真菌(圖)
分工合作的切葉蟻。(圖片來源:Adobe Stock)
有1種螞蟻擁有地球上僅次人類的複雜社會,牠們與真菌存在著極度完整的共生關係,會在巢中培育出「真菌花園」,這段關係耗費長達3千萬年的光陰形成。
擁有僅次於人類的複雜社會 切葉蟻
一些美國南部地區、墨西哥與中美洲、南美洲等國家,棲息著屬於熱帶螞蟻的特有種螞蟻,俗稱為「切葉蟻」。
切葉蟻泛指「頂切葉蟻屬」與「美洲切葉蟻屬」,牠們有著將葉片切割的習性,並能夠將自身20倍重的物體舉起的力量,甚至能以將人類皮膚切開,蟻如其名。
切葉蟻一共有47種,而頂切與美洲雖然外型相似,但仍有些特徵能夠區別。比如頂切葉蟻屬的背側則較為粗糙,並有4對棘刺;美洲切葉蟻屬的背側則為光滑,並有3對棘刺。
切葉蟻中最小的為「迷你工」的工蟻,牠們的頭部寬度不到1公釐,負責照料幼蟲與真菌花園。略大一些的是「小工」,其頭部寬度約1.8至2.2公釐之間,作為隊伍中的第一線防禦,攻擊任何構成威脅的生物,而一般的「工蟻」則負責葉片的切割與運輸工作。再來則是「兵蟻」,體型最大紀錄者為南美切葉蟻兵蟻,牠的頭部寬度可到7公釐,身體長達16公釐,牠們負責巢穴的防衛工作,並負責清除隊伍路徑上的障礙物,以及將重量較高的物體運回巢穴。
切葉蟻擁有極為複雜的社會結構,其複雜性在地球上僅次於人類,牠們展現出優異的多態性,每一隻個體都各司其職,盡己所能為族群盡心盡力。其中有翅膀的雌蟻與雄蟻會離巢,牠們透過「婚飛」完成交配,接下來就是退翅膀後,尋找作為新家園的合適地點,不過僅有2.5%的雌蟻能夠建立持續長久的蟻群。
只需要經過數年的時間,蟻窩的地下巢穴就能將範圍拓展到30到600平方公尺,屆時會有高達800萬隻切葉蟻生活在裡面。
3千萬年形成的共生關係 切葉蟻與真菌
切葉蟻與蘑菇科的「真菌」存在著互利共生的關係,牠們會對其照料並培育,運輸隊伍會將花草、葉片的物體運回巢穴,用來當作培育真菌的養分,並會消除可能對真菌產生威脅的黴菌與有害生物,建立出真菌「花園」。
對於真菌的威脅,如果是有害的葉子,切葉蟻會根據真菌發出的化學訊號,停止收集此類植物的葉片;如果是「屍養寄生性屬真菌」,它會威脅真菌花園的存續,乃至整個蟻群,有6.6%的蟻群會在建立初期誤種此種真菌,而1至2年的蟻群將提升至60%。切葉蟻的後胸側板腺存在著放線菌門的假諾卡氏菌,它分泌的化學物質能夠起到協助牠們消滅這種真菌的效果,但仍無法小覷屍養寄生性屬真菌的威脅性。
真菌花園不需要消耗能量製造繁殖用的孢子,它們能產生膨脹的「菌絲」,作為切葉蟻的作物。當真菌培養好後,切葉蟻就會將其「收成」,作為幼蟲的食物,成蟻則以枝葉為食。這些真菌因為切葉蟻的照料而存續,切葉蟻的幼蟲也需要真菌才能存活,彼此之間存在著專性互利共生的關係。
據研究,切葉蟻與真菌的共生關係在1,500萬年前形成,要達到這種長度需要耗費3,000萬年的長久時光。