1907年,阿根廷螞蟻 (Linepithema humile) 透過一艘貨船抵達洛杉磯。在抵達後的短短幾年內,這些六條腿的偷渡者形成了一個龐大的單一蟻群——被稱為超級群落——它從墨西哥邊境以南一直延伸到舊金山,貫穿加利福尼亞州。
上個世紀大量噴灑殺蟲劑並沒有減少螞蟻的數量——L. humile的侵擾是南加州害蟲防治電話中最常見的原因。阿根廷螞蟻對加州沿海地區的佔領,標誌著當地原生生態系統的微小變化。由於本土螞蟻被取代,海岸角蜥 (Phrynosoma coronatum) 的種群數量近年來急劇下降,而蜥蜴依賴這些本土螞蟻為食。柑橘種植者需要越來越多的殺蟲劑來應對不斷增加的蚜蟲、介殼蟲和其他害蟲,而阿根廷螞蟻會積極保護這些害蟲,以換取它們產生的甜蜜露。
為了更好地瞭解和幫助對抗螞蟻,由加州大學伯克利分校的尼爾·津津伊領導的一組研究人員對L. humile的基因組進行了測序。研究結果於1月31日發表在
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津津伊說:“越來越多的研究小組正在關注阿根廷螞蟻,因為它們造成了農業問題。我們的主要目標之一是為研究阿根廷螞蟻生物學的科學家群體提供一個大型資源。”
津津伊和同事發現,大量的化學受體基因使螞蟻能夠識別和處理不同的環境化學線索。 阿根廷螞蟻擁有367個此類基因,而蜜蜂為174個,蚊子為79個。所有螞蟻主要透過觸角“嗅聞”環境中不同的化學物質進行交流。津津伊說,透過識別化學物質及其傳遞的資訊,研究人員或許能夠擾亂阿根廷螞蟻的正常行為。
津津伊說:“我們對這些化學物質調節的行為過程瞭解很多,我們也對這些化學物質本身瞭解很多,但我們對這兩者之間的缺失環節知之甚少。”
對DNA進行測序是一回事;弄清楚如何利用這些知識來阻止螞蟻的蔓延是另一回事。 2009年發表在
Insectes Sociaux 上的一篇論文發現,來自加利福尼亞州、歐洲和日本的阿根廷螞蟻形成了一個全球超級群落。阿根廷螞蟻在它們的南美洲家園中具有很強的領土意識。鄰近的蟻群經常為了食物和築巢空間而互相爭鬥。這些頻繁的爭鬥有助於控制螞蟻的數量。但是,入侵新地點的鄰近阿根廷螞蟻群落通常會並肩生活,幾乎沒有發生衝突,因此沒有種內機制來控制種群數量。
加州大學聖地亞哥分校的生態學家大衛·霍爾威說:“如果你從這些地點中的任何一個地方取出螞蟻,它們都不會打架。它們的互動就像是同巢伴侶。如果你從其他一些超級群落中取出阿根廷螞蟻,它們會非常激烈地戰鬥。”
適應性強的街頭硬漢
然而,這些超級群落只是L. humile成功的其中一個方面。津津伊和同事發現了一組基因,這些基因使螞蟻能夠食用各種食物。這些基因使螞蟻能夠代謝常見於不熟悉食物中的毒素。多年的進化磨練了這種入侵者在各種棲息地安家的能力,從阿根廷的拉普拉塔盆地到洛杉磯的水泥叢林,再到加州聖華金谷的綠色牧場。它們家鄉的巴拉那河頻繁的洪水使得螞蟻隨著時間的推移適應了入侵受擾動的棲息地,並且很容易移動它們的巢穴。
L. humile不僅對鄰近的阿根廷螞蟻群落表現出攻擊性,而且對任何螞蟻物種都表現出攻擊性。阿根廷螞蟻迅速地在其入侵的棲息地中超越了本地螞蟻。通常,未受干擾的環境可能會容納 10 種以上的螞蟻物種,而包括阿根廷螞蟻的地區則無法容納其他物種。
霍爾威說,把阿根廷螞蟻想象成一個搬到美國小鎮的城市街頭硬漢。這個孩子需要大城市的傲慢才能在險惡的街道上生存,但如果他搬到一個溫順的小鎮,他不會失去這種傲慢。在城市環境中學習到的攻擊性和街頭智慧使這個移民能夠建立一個龐大的犯罪團伙並接管城鎮。
未來會怎樣
儘管阿根廷螞蟻對加州柑橘園中使用的一些殺蟲劑敏感,但這些化學物質對它們的影響不大。它們的數量太多了,而且它們的超級群落跨越的範圍太廣了。在一個家庭或田地中消滅螞蟻是暫時的,這僅意味著它在不久的將來會被再次入侵。
從生態角度來看,大規模使用殺蟲劑也不是最好的選擇。有毒化學物質會進入飲用水,更不用說河流和海洋了。霍爾威的實驗室現在正在尋找螞蟻的本地寄生蟲和疾病,這些寄生蟲和疾病有助於控制L. humile在本地棲息地的數量。將這些細菌引入螞蟻的新家園可能會開始控制它們的數量。
津津伊本人希望利用新的遺傳資料來確定阿根廷螞蟻如何使用化學物質來為其他螞蟻鋪設跟隨的路徑。他還希望確定L. humile如何學會識別同巢伴侶。如果津津伊能夠了解識別蟻群的化學特徵,他就可以嘗試擾亂這一過程。
加州大學河濱分校的昆蟲學家萊斯·格林伯格(未參與此項研究)說:“如果從大規模上,我們可以減少這些本地螞蟻的影響,使它們只成為一種次要的害蟲,我們會很高興。一旦它們建立起來,就可能不可能根除它們了。”