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研究蚂蚁利用抗生素胜过人类有千万年历史
时间:2006年02月09日11:02 我来说两句(0)  

 
来源:北青网—北京科技报

  从波罗的海沿岸捡到的嵌着蚂蚁遗骸的琥珀化石来看,蚂蚁至少有5000万年的历史,事实上它们的祖先可以追溯到1亿多年前的中生代。随着环境和历史的变迁,躯体庞大的恐龙早已灭绝,而身躯细小的蚂蚁却成为地球上数量最多、分布最广的生物。
蚂蚁为何能熬过千万年来严苛的地球环境剧变,成为目前堪与人类相抗衡的地表优势物种之一?

  1月6日,世界著名的《科学》杂志发表了美国威斯康辛大学麦迪逊分校细菌学家卡梅隆·柯里的研究论文。研究者声称,从5000万年前开始,以真菌为生的蚂蚁就进化出自己的抗生素,这种蚂蚁向类似于蘑菇的真菌作物喷洒一种能产生抗生素的细菌,使它们的作物不受病虫害侵袭。这一发现,或许会为蚂蚁家族兴旺发达提供一些佐证。

  研究者发现蚂蚁和细菌有一种共生关系。

  研究者通过对一种名叫“真菌蚂蚁”的蚂蚁身上的白色斑点进行研究,得出这一结论。这些蚂蚁将近200种,不同“真菌蚂蚁”依靠种植不同的真菌类蘑菇来作为惟一的食物来源。所以这些蚂蚁费很大心思来照顾它们的“蘑菇园”,包括利用各种植物、种子及幼虫粪便来施肥。

  卡梅隆·柯里研究小组利用扫瞄电子显微镜仔细研究几种“真菌蚂蚁”,发现这些蚂蚁的嘴巴和前肢上隐藏着许多细小的腺窝,里面充斥着一种能产生抗生素的细菌。这些腺窝有一些细小的孔通向蚂蚁身体外部,这样它们就可以将抗生素传播给作物。抗生素可以杀死会使作物生病的寄生虫,从而确保它们主人的食物来源不受破坏。而通过这些特殊的腺体,这些细菌不仅从蚂蚁身上获取营养,也搭了蚂蚁的顺风车。

  研究者称,许多其他生物身上也有很多“共生者”。一些鲜艳的鱿鱼带有“会发光的”寄生菌,有些植物身上也寄生着对抗害虫的寄生菌。但这种蚂蚁腺窝的特殊结构使得它们的这种共生关系更加精益求精。研究者发现,一些近缘的不种植真菌的蚂蚁身上则没有腺窝,也没有寄生菌。

  切叶蚁2300万年前种植单一菌株至今。

  科学家们研究了中美洲热带丛林中的切叶蚁的生活习性,发现大约有15%的热带森林中植物的叶子被切叶蚁搬入蚁穴中作为培育蘑菇的原料。切叶蚁只种一种蘑菇,这相当于人类的单一作物制,虽然开始时产量高,但重复种几季以后很容易遭受虫害侵袭,人类是采用轮作不同作物来解决问题的。与切叶蚁同族的另一些品种的蚂蚁也采用轮作法,它们经常改换所培育的蘑菇菌种,有时还会驯化一些野生菌种。切叶蚁不进行轮作,原因是它们认定了一种特殊的菌种,具有膨胀的菌冠,极富营养。康乃尔大学和美国农业部的生物学家采用基因分析法,确定了切叶蚁所种的菌种是源于2300万年前的单一菌株,从未换过品种,却能延续至今,秘密何在?

  蚂蚁用自有“药品柜”向作物喷洒抗生素。

  这个谜由多伦多大学一位名叫C·R·居里的博士研究生解开了。居里花费了三年时间,对包括切叶蚁在内的22种蚂蚁进行了仔细观察。他首先发现蚂蚁的蘑菇农场偶尔也会受到一种名为Es-covopsis 的霉菌感染,使蘑菇在几天内全部死光,结果是整穴蚂蚁全部饿死。但尽管如此,切叶蚁还是有办法控制这种灾难,其奥秘在于,雌蚁会分泌一种叫链霉素的活细菌。切叶蚁蘑菇园中那些忠于职守的小蚂蚁勤于察看,一发现Escovopsis 霉菌就用随身携带的链霉素就地将之消灭,以防止其蔓延。而且这种链霉素还能刺激蘑菇的生长,真是一举两得。

  每当切叶蚁分群时,蚁后将蘑菇菌种含在口中,连同随身的会分泌链霉素的细菌带到新穴传种,所以切叶蚁的单一品种的蘑菇农场能延续至今,历经千万年而不衰。

  蚂蚁所用的抗生素为何并未产生抗药性?

  最让人惊讶的是,蚂蚁将抗生素作为一种耕种手段已经有5000万年的时间,而这项发现也提出了这样一个问题:这些抗生素在寄生虫体内并没有经过明显的抗性进化,为什么它们还能继续发挥作用呢?众所周知,人类使用的抗生素自从50年前被发明以来,由于长期遭滥用,许多抗生素的效果都受到抗药性的限制,目前在对抗疾病方面已变得不如当年那样有效。科学家目前也在研究新的抗生素,或设法更有效地使用老的抗生素。如果蚂蚁已经进化出了解决这一问题的办法,其貌不扬的蚂蚁也许会对人类有所帮助。

  更妙的是:人类所用的抗生素多次使用后会使病菌产生抗药性而导致药性减弱,但蚂蚁所用的抗生素却并未产生抗药性。这使得药物学家既羡又妒,因为对付抗药性是目前医药界急需解决的重大问题之一,专家们至今仍无良策。卡梅隆·柯里研究小组的研究人员发现,蚂蚁身上的抗生素不但是蚂蚁赖以战胜自然环境的法宝,亦是人体抗生素的主要来源,今后应可研发出新一代的抗生素,更有效地治愈人类的疾病。

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  蚂蚁是让人类拍案惊奇的“农业专家”

  美国的《科学》杂志在此之前还报道了对“蚂蚁农业”进行研究的结果。研究表明,蚂蚁拥有比人类更悠久的“农耕”经验。蚂蚁从事农业已有5000万年的历史,这比人类从事农业才一万年的历史要长得多了。

  蚂蚁的农作物是类似于蘑菇的真菌,在蚁穴中培育。科学家一共发现了553种蚂蚁种植的真菌。和人类种庄稼一样,蚂蚁也懂得施肥,肥料是它们自己的排泄物。蚂蚁也懂得“除草”,它们不仅会将与真菌作物竞争的其他野生菌类的孢子拣出来搬走,而且会利用自身制造的抗生素作为“农药”,以抑制有害的野生菌类生长。

(责任编辑:邵沛)



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