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        沒有4600萬年生的細菌龜螞蟻需要更多的咬傷和更少的盔甲
        
			
        
				2019-04-26 10:38:49
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        你可能已經聽說過糞便丸，這是人類將仁慈的細菌帶入腸道的最新方式。但似乎一群螞蟻可能是4600萬年前的原始大便丸先驅。
        

        沒有4600萬年生的細菌龜螞蟻需要更多的咬傷和更少的盔甲
        

        發(fā)表在Nature Communications上的一項新的合作研究確定，龜螞蟻(Cephalotes)能夠通過肛門分泌物將有用的細菌從較老的螞蟻傳遞給較年輕的螞蟻來補充其低氮飲食。一旦完成，現(xiàn)在內化的微生物(微小細菌)自然產生龜螞蟻生存所需的氮。
        

        Drexel大學藝術與科學學院副教授，該論文的資深作者Jacob Russell博士說：“海龜螞蟻吃很多難以消化的食物，并且含有少量必需的營養(yǎng)成分。”“事實上，他們可以依靠這些飲食，并且已經遠離與其他螞蟻積極競爭更優(yōu)化的食物資源，這幾乎肯定是他們與腸道細菌共生的投資的一個功能。”
        

        由Drexel，加州大學圣地亞哥分校，賓夕法尼亞大學，哈佛大學，洛克菲勒大學，加爾文學院和自然歷史博物館的研究人員進行，這項多機構國際研究由Yi Hu帶頭，博士，在Drexel完成博士后，以及加州大學圣地亞哥分校的博士后Jon Sanders博士。
        

        這項研究的靈感來自十多年前Russell與皮爾斯實驗室的Carrie Moreau博士和Naomi Pierce博士所做的工作，當時他們發(fā)現(xiàn)許多低質量飲食的螞蟻都患有特殊的細菌共生體 - 可能會補充他們的飲食。
        

        事實證明，龜螞蟻就是一個很好的例子。雖然許多螞蟻攻擊其他動物的食物或清除死亡動物的尸體，但是螞蟻依靠從植物冠層覓食花蜜，花粉，真菌和其他資源。它們還消耗來自哺乳動物和鳥糞的尿液，這些尿液含有大量的氮 - 但是在沒有微生物幫助的情況下動物無法進入。
        

        為了測試腸道細菌是否對螞蟻的營養(yǎng)攝入量有顯著貢獻，研究人員將一些海龜螞蟻放在實驗室中，將它們置于尿素(尿液中的主要廢物)的飲食中，并給它們抗生素 - 它們殺死了它們腸道細菌。在這種情況下，螞蟻在嚴格由尿素組成的飲食中不能獲得它們通常所做的氮。
        

        發(fā)現(xiàn)龜螞蟻在其內臟中保留產生氮的細菌，這表明他們如何能夠在食用其他動物似乎很少想要的食物的同時生存得如此之好。
        

        由于對進攻能力的使用似乎有所減少，再加上他們轉向這些低質量的飲食，龜螞蟻已經失去了許多其他螞蟻用來競爭或攻擊他們食物的特性。
        

        拉塞爾說：“這些螞蟻已經進化出下頜骨縮小的下頜 - 并且失去了刺痛的能力。”“因此，他們不擅長捕食活的無脊椎動物或清除死亡的動物。這也意味著它們失去了與其他螞蟻物種競爭不可或缺的特征。”
        

        反過來，螞蟻進化出更多的被動防御，如厚厚的盔甲和“成人的專業(yè)種姓，他們用頭來插入空心樹枝的入口，”拉塞爾解釋說。
        

        有趣的是，這些螞蟻開發(fā)的厚厚的防御裝甲需要大量的氮，這再次表明了龜螞蟻與其腸道細菌的共生關系的重要性。
        

        “由于腸道微生物對氮預算的貢獻很大，這種裝甲可能是可能的，”拉塞爾說。
        

        由于微生物對他們的生活如此重要，似乎龜螞蟻也已經發(fā)展出一種保護它們的方法。
        

        “這些螞蟻在其消化道附近開發(fā)了一種細網過濾器，可以使下游的腸道微生物與外來入侵者隔離。這可能有助于加強這些古老細菌群落的完整性，”拉塞爾說。
        

        關于螞蟻相關細菌功能的直接信息相對有限，葉斬和木匠螞蟻構成了這種知識的大部分。所以知道龜螞蟻從它們的細菌中獲益如此程度 - 特別是微生物供應的氮可能對它們的生存至關重要 - 這是非常重要的。
        

        “這項工作表明，復雜社區(qū)的成員可以共同發(fā)展，為未來研究這些生物如何發(fā)展以響應可靠的伙伴關系奠定基礎，”拉塞爾說。
        

        與我們一樣，哺乳動物在我們的腸道中有一套復雜的細菌，這些細菌可能已經與宿主一起進化了數(shù)百萬年 - 盡管它的特定方式不那么特別?，F(xiàn)在了解龜螞蟻及其共生細菌，就我們自己的發(fā)展方式提出了進一步的問題。同時，它也可能提供答案。
        

        “螞蟻螞蟻系統(tǒng) - 相對簡單 - 可能有助于我們模擬有關我們自己與微生物的伙伴關系以及它們對人類健康的重要性的問題，”拉塞爾總結道。
        
			

			
          
        
			
        
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