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國際

自然界也有「大手術家」 研究:螞蟻會幫受傷的同伴截肢,提高存活率至90%

DQ 地球圖輯隊

更新於 08月19日09:29 • 發布於 08月16日10:10 • 李芸

地球一瞬,世界各地正發生這些大小事。

註:本文為單一事件快訊報導,非深度文章

一份新研究發現,佛羅里達木匠蟻會為受傷的同伴執行截肢手術。 Photo: Dany Buffat
一份新研究發現,佛羅里達木匠蟻會為受傷的同伴執行截肢手術。 Photo: Dany Buffat

或許你曾經在電影中看過這樣的場面:在戰場上,身受重傷的士兵為了保住小命,不得不忍痛讓同伴為自己截肢。現實生活中即使不用上戰場,如果因意外造成嚴重傷勢、傷口感染導致敗血症,或受糖尿病、血管疾病等病症影響,人們依然時常得靠截肢才能挽救健康。

人類為夥伴截肢保命,已有超過3萬年的歷史。不過,近期一篇研究指出,截肢並非人類的專利,小小的螞蟻,其實也擁有類似的醫療技能。而這也是科學家首次發現,人類以外的動物會透過截肢,提高受傷夥伴的生存機率。

解決不了傷口,就解決腳

7月份,一篇發表在《當代生物學》(Current Biology)期刊的新研究指出,佛羅里達木匠蟻(Camponotus floridanus)在同伴的腿部受傷後,會利用截肢協助傷蟻續命;此外,這些妙手回春的螞蟻,還會依照受傷部位不同,採取不一樣的處理方式。經過治療的螞蟻,存活率比未接受治療者提高了50%。

研究作者、德國維爾茨堡大學(University of Wurzburg)的昆蟲學家艾瑞克(Erik Frank)說明,這並非人們首次發現螞蟻能為同伴治療傷口。例如,他曾在去年發表的一篇研究中提到,專門獵食白蟻的馬塔貝勒蟻(Megaponera analis),可以透過口腔中的腺體,分泌含有抗菌化合物與蛋白質的唾液,替受傷的同伴清潔傷口,大幅降低死亡率。

佛羅里達木匠蟻。 Photo: Judy Gallagher
佛羅里達木匠蟻。 Photo: Judy Gallagher

這種護理行為在螞蟻間相當常見,多數的螞蟻都擁有與馬塔貝勒蟻類似的腺體,然而,佛羅里達木匠蟻卻是個例外。艾瑞克指出,佛羅里達木匠蟻似乎在演化的過程中遺失了這項能力,天生沒有此類腺體的牠們,無法利用分泌物為同伴療傷。

不過,牠們反而發展出一套完全不同的策略:利用口器咬斷受損的四肢,防止傷口受到感染,進行實質意義上的「截肢手術」。

一個願截,一個願挨

野生的佛羅里達木工蟻,經常會與鄰近的蟻群展開戰鬥,因此牠們的生活處處充滿危險,經常有傷兵出現。

為了弄清楚佛羅里達木匠蟻的行為,艾瑞克與研究團隊在實驗室中,於大約100隻螞蟻的腿部製造傷口,模擬野生螞蟻在自然環境中覓食、遭到獵捕時容易發生的傷害,並讓傷口暴露於土壤中常見的細菌中。

螞蟻身上的傷口,有些位於較靠近軀幹的「股骨」,可以想像成人類的大腿;有些則在靠近末梢的「脛骨」上,相當於人類的小腿。隨後,他們再讓一部分受傷的螞蟻獨自隔離,另一部分則回到螞蟻同伴身旁,觀察受傷的佛羅里達木匠蟻回到巢穴後,會得到什麼樣的傷口處理。

當受傷的螞蟻回到同伴身邊後,奇妙的事情發生了!其他螞蟻開始圍到傷者身旁,為牠治療傷口;受傷的螞蟻則非常配合地接受手術。

「牠們在截肢過程中互相配合的程度讓我震驚,」艾瑞克描述,「你可以看到螞蟻伸出受傷的腿,接下來好幾分鐘,其他的螞蟻則會開始猛烈啃咬……而受傷的那隻螞蟻,似乎沒有任何抱怨。」

這項發現,讓研究螞蟻行為長達11年的艾瑞克又驚又喜,直呼「從來沒有見過這樣的事!」他也提到,自己最初完全不敢置信,「我重複了四次實驗,才接受這個結果。」

螞蟻也會根據傷口對症下藥

艾瑞克與研究團隊也注意到,針對股骨受傷的螞蟻,其他同伴會直接從股骨上方將整隻腿咬斷。經過截肢的螞蟻,存活率高達90%;而受到隔離、未接受同伴治療的螞蟻,存活率只剩下40%

對於脛骨受傷的螞蟻,其他螞蟻則不會進行截肢,僅是以口器為傷蟻清理傷口,去除細菌。而在脛骨受傷的螞蟻中,接受同伴治療者存活率約為75%;受到隔離的螞蟻存活率則只有15%。

研究中解釋,這種治療方式的差異,可能與螞蟻體內的「血淋巴」(Hemolymph,相當於昆蟲的血液)循環有關。由於佛羅里達木匠蟻的股骨部分,有幾條肌肉會阻礙血淋巴循環,因此當此處受傷、感染,細菌並不會很快地擴散至全身。相比之下,脛骨的肌肉較少,無法有效阻止血淋巴循環,當此處感染細菌,將會快速入侵螞蟻體內。

圖中紅色虛線處,為螞蟻為同伴截肢的位置;左邊第一條白線為實驗中股骨損傷的位置;右側白線則是脛骨損張的位置。從剖面圖可以看見,螞蟻的股骨內有許多肌肉,血淋巴的通道狹小;脛骨則是肌肉少、血淋巴通道大。 Photo: 〈Wound-dependent leg amputations to combat infections in an ant society〉
圖中紅色虛線處,為螞蟻為同伴截肢的位置;左邊第一條白線為實驗中股骨損傷的位置;右側白線則是脛骨損張的位置。從剖面圖可以看見,螞蟻的股骨內有許多肌肉,血淋巴的通道狹小;脛骨則是肌肉少、血淋巴通道大。 Photo: 〈Wound-dependent leg amputations to combat infections in an ant society〉

而螞蟻為同伴截肢,需花費約40分鐘。因此若傷口位於股骨,螞蟻有充足的時間治療同伴,在細菌擴散前截斷傷處,有效阻止細菌入侵;相反地,如果受傷的是脛骨,細菌很快就會向外擴散,因此必須針對傷口迅速處理,截肢反倒無法確實阻止細菌感染。

艾瑞克表示,目前還沒有辦法確認,佛羅里達木匠蟻究竟是如何選擇治療方法,不過牠們顯然能夠判斷兩者的差異,「不只是透過截肢進行治療,牠們似乎能夠正確地診斷傷口,調整相應的治療方法,讓受傷螞蟻的存活率最大化。」

佛羅里達木匠蟻為同伴截肢的示意圖。 Photo: 〈Wound-dependent leg amputations to combat infections in an ant society〉
佛羅里達木匠蟻為同伴截肢的示意圖。 Photo: 〈Wound-dependent leg amputations to combat infections in an ant society〉

為什麼螞蟻要截肢?CP值更高

針對佛羅里達木匠蟻為什麼會發展出截肢技能,另一位研究作者凱勒(Laurent Keller)從螞蟻的角度出發,說明螞蟻屬於「社會性昆蟲」,能夠透過利他行為,獲取整個群體的利益,「透過互相幫助,牠們間接地幫助了自己。」

他分析,過去的研究發現,螞蟻即使失去一、兩條腿,仍然能為群體帶來生產力,且只需要短短一天,就能恢復原本的行走速度。艾瑞克也觀察到,在外覓食的佛羅里達木匠蟻中,約有10至11%,身上都還帶有前一天的傷口。

因此,比起將一隻傷重的螞蟻丟在一邊、放著等死,讓群體減損一蟻之力,稍微動動嘴巴,就能讓傷蟻幾乎恢復原本的生產力,持續為整個螞蟻家族忙進忙出,似乎划算許多。

「即使是在螞蟻社會中,個體也具有相當的價值。」凱勒補充。

Photo: Barnabas Hertelendy
Photo: Barnabas Hertelendy

不只是工具,而是家人!

這項觀察也再度凸顯,群體生活對於螞蟻的重要性。不僅受了傷需要人陪,過去日本的研究就曾發現,若螞蟻離開同伴獨自生活,體內的「自由基」含量將顯著升高,造成細胞損傷、引發健康問題,導致壽命縮短。

如同長期研究社會性動物的生物學家普勒(Christopher Pull)在《科學》期刊的訪談中所言,隨著更多與螞蟻相關的研究出現,可能會大幅改變人們對螞蟻的看法,

「牠們不僅僅是為了女王工作的士兵,隨時可以被替換或拋棄。牠們會竭盡全力幫助彼此。」

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延伸閱讀:
不只人會怕孤單,螞蟻也是 研究:孤立使螞蟻行為反常、壽命縮短毒液充滿咖哩味 螞蟻界的自殺炸彈客

參考資料:
Wound-dependent leg amputations to combat infections in an ant societyAnts may be the only animal that performs surgical amputationsThese ants perform life-saving amputations on each otherAnts can perform life-saving amputations on their wounded, study says

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