研究暗示真菌养殖蚂蚁如何保持花园健康

“早除草”是生产性花园的关键。有趣的是，某些种类的蚂蚁也是狂热的园丁，他们已经改进了50万年的做法。他们也在地下真菌花园除草，但他们如何知道要清除什么一直是一个谜。现在，一个多学科科学家团队于15月<>日在PNAS上报告了蚂蚁如何区分好真菌和坏真菌。

人们依靠视觉来识别杂草，但蚂蚁在黑暗中在地下种植真菌，必须有其他方法来感知不受欢迎的花园居民。由康涅狄格大学的JonathanKlassen博士和密歇根大学的MarcyBalunas博士领导的研究小组发现，蚂蚁通过检测称为肽酶的化学物质来嗅出患病的真菌。

该团队专注于蚂蚁物种Trachymyrmexseptentrionalis，其栖息地沿着从长岛一直向南到东德克萨斯州的松树贫瘠生态系统。Trachymyrmex蚂蚁在地下生长真菌，并喂养新鲜的有机碎屑。真菌几乎就像蚁群的外部肠道;真菌以蜂窝状生长并围绕放在其上面的新鲜食物，在蚂蚁生长时为蚂蚁产生消化的食物，然后分泌废物。

Klassen实验室的研究生KatieKyle是该论文的共同第一作者，她用木霉实验感染了蚂蚁巢穴，木霉是一种天然存在的致病真菌，可以感染蚂蚁的花园，并发现蚂蚁开始加班加点地从巢穴中去除感染，增加它们的废物产量。

整个冬天，当蚂蚁处于休眠状态时，研究小组分析了从不同地点收集的几种不同蚂蚁巢穴的真菌生物群落，并在所有这些蚂蚁巢穴中发现了木霉。

共同第一作者SaraPuckett博士最近从Balunas的UConn实验室毕业，制备了含有真菌有机化合物的木霉提取物，以确定除草是由一种或多种这些化合物触发的，还是仅仅由病原体细胞的存在引发的。

“我们很好奇蚂蚁是否因为感染真菌产生的化合物而除草，”Balunas说。

研究小组发现，当木霉提取物应用于真菌花园时，会让蚂蚁进入疯狂的除草活动，就像实际的木霉感染一样。

他们与加州大学圣地亚哥分校和北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校的科学家合作，发现巢穴含有肽，这是已知由木霉产生的一系列化合物。然而，发现哪些特定的肽波导致蚂蚁除草被证明更具挑战性，因为这些提取物含有许多化合物。

研究人员测试了纯肽，包括两种名为trichokindinsVIII和IX的新化合物。

事实证明，所有测试的肽类动物都引起了一定程度的蚂蚁除草，这一发现意味着它可能不是一种特定的肽，而是整套肽可以诱导蚂蚁在花园里除草。

“这套木霉化合物诱导蚂蚁行为与许多其他天然产物形成鲜明对比，其活性通常可以归因于一种化合物，”Balunas说。

虽然他们的数据支持肽代谢是杂草的信号，但目前尚不清楚蚂蚁究竟在感知什么。研究人员指出，可能是入侵的木霉真菌产生肽，蚂蚁检测到它们，然后除草。或者，也许蚂蚁正在检测到真菌花园本身的次要反应。

下一步是弄清楚蚂蚁与真菌交流的细节，Klassen说。

“也许真菌在发出'我生病了'的信号。也许真菌正在检测肽。我们需要充实信号链，“Klassen说。

这些发现突出了为数不多的已知系统之一，其中动物对其有益的共生伙伴的疾病而不是自身身体的疾病做出反应，Balunas和Klassen称之为扩展防御反应的现象，并且他们期待继续梳理。