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螞蟻5000萬年前就使用抗生素 勝過人類

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螞蟻5000萬年前就使用抗生素 勝過人類
2006年02月08日15:12【字號 】【留言】【論壇】【打印】【[url=]關閉[/url]】
從5000萬年前開始,以真菌為生的螞蟻就進化出自己的抗生素
  已有千萬年的歷史———

  從波羅的海沿岸撿到的嵌著螞蟻遺骸的琥珀化石來看,螞蟻至少有5000萬年的歷史,事實上它們的祖先可以追溯到1億多年前的中生代。隨著環境和歷史的變遷,軀體龐大的恐龍早已滅絕,而身軀細小的螞蟻卻成為地球上數量最多、分布最廣的生物。螞蟻為何能熬過千萬年來嚴苛的地球環境劇變,成為目前堪與人類相抗衡的地表優勢物種之一?

  1月6日,世界著名的《科學》雜志發表了美國威斯康辛大學麥迪遜分校細菌學家卡梅隆·柯裡的研究論文。研究者聲稱,從5000萬年前開始,以真菌為生的螞蟻就進化出自己的抗生素,這種螞蟻向類似於蘑菇的真菌作物噴洒一種能產生抗生素的細菌,使它們的作物不受病虫害侵襲。這一發現,或許會為螞蟻家族興旺發達提供一些佐証。

  研究者發現螞蟻和細菌有一種共生關系

  研究者通過對一種名叫“真菌螞蟻”的螞蟻身上的白色斑點進行研究,得出這一結論。這些螞蟻將近200種,不同“真菌螞蟻”依靠種植不同的真菌類蘑菇來作為惟一的食物來源。所以這些螞蟻費很大心思來照顧它們的“蘑菇園”,包括利用各種植物、種子及幼虫糞便來施肥。

  卡梅隆·柯裡研究小組利用掃瞄電子顯微鏡仔細研究幾種“真菌螞蟻”,發現這些螞蟻的嘴巴和前肢上隱藏著許多細小的腺窩,裡面充斥著一種能產生抗生素的細菌。這些腺窩有一些細小的孔通向螞蟻身體外部,這樣它們就可以將抗生素傳播給作物。抗生素可以殺死會使作物生病的寄生虫,從而確保它們主人的食物來源不受破壞。而通過這些特殊的腺體,這些細菌不僅從螞蟻身上獲取營養,也搭了螞蟻的順風車。

  研究者稱,許多其他生物身上也有很多“共生者”。一些鮮艷的魷魚帶有“會發光的”寄生菌,有些植物身上也寄生著對抗害虫的寄生菌。但這種螞蟻腺窩的特殊結構使得它們的這種共生關系更加精益求精。研究者發現,一些近緣的不種植真菌的螞蟻身上則沒有腺窩,也沒有寄生菌。

  切葉蟻2300萬年前種植單一菌株至今

  科學家們研究了中美洲熱帶叢林中的切葉蟻的生活習性,發現大約有15%的熱帶森林中植物的葉子被切葉蟻搬入蟻穴中作為培育蘑菇的原料。切葉蟻隻種一種蘑菇,這相當於人類的單一作物制,雖然開始時產量高,但重復種幾季以后很容易遭受虫害侵襲,人類是採用輪作不同作物來解決問題的。與切葉蟻同族的另一些品種的螞蟻也採用輪作法,它們經常改換所培育的蘑菇菌種,有時還會馴化一些野生菌種。切葉蟻不進行輪作,原因是它們認定了一種特殊的菌種,具有膨脹的菌冠,極富營養。康乃爾大學和美國農業部的生物學家採用基因分析法,確定了切葉蟻所種的菌種是源於2300萬年前的單一菌株,從未換過品種,卻能延續至今,秘密何在?

  螞蟻用自有“藥品櫃”向作物噴洒抗生素

  這個謎由多倫多大學一位名叫C·R·居裡的博士研究生解開了。居裡花費了三年時間,對包括切葉蟻在內的22種螞蟻進行了仔細觀察。他首先發現螞蟻的蘑菇農場偶爾也會受到一種名為Es-covopsis 的霉菌感染,使蘑菇在幾天內全部死光,結果是整穴螞蟻全部餓死。但盡管如此,切葉蟻還是有辦法控制這種災難,其奧秘在於,雌蟻會分泌一種叫鏈霉素的活細菌。切葉蟻蘑菇園中那些忠於職守的小螞蟻勤於察看,一發現Escovopsis 霉菌就用隨身攜帶的鏈霉素就地將之消滅,以防止其蔓延。而且這種鏈霉素還能刺激蘑菇的生長,真是一舉兩得。

  每當切葉蟻分群時,蟻后將蘑菇菌種含在口中,連同隨身的會分泌鏈霉素的細菌帶到新穴傳種,所以切葉蟻的單一品種的蘑菇農場能延續至今,歷經千萬年而不衰。

  螞蟻所用的抗生素為何並未產生抗藥性?

  最讓人驚訝的是,螞蟻將抗生素作為一種耕種手段已經有5000萬年的時間,而這項發現也提出了這樣一個問題:這些抗生素在寄生虫體內並沒有經過明顯的抗性進化,為什麼它們還能繼續發揮作用呢?眾所周知,人類使用的抗生素自從50年前被發明以來,由於長期遭濫用,許多抗生素的效果都受到抗藥性的限制,目前在對抗疾病方面已變得不如當年那樣有效。科學家目前也在研究新的抗生素,或設法更有效地使用老的抗生素。如果螞蟻已經進化出了解決這一問題的辦法,其貌不揚的螞蟻也許會對人類有所幫助。

  更妙的是:人類所用的抗生素多次使用后會使病菌產生抗藥性而導致藥性減弱,但螞蟻所用的抗生素卻並未產生抗藥性。這使得藥物學家既羨又妒,因為對付抗藥性是目前醫藥界急需解決的重大問題之一,專家們至今仍無良策。卡梅隆·柯裡研究小組的研究人員發現,螞蟻身上的抗生素不但是螞蟻賴以戰勝自然環境的法寶,亦是人體抗生素的主要來源,今后應可研發出新一代的抗生素,更有效地治愈人類的疾病。

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  螞蟻是讓人類拍案驚奇的“農業專家”


  美國的《科學》雜志在此之前還報道了對“螞蟻農業”進行研究的結果。研究表明,螞蟻擁有比人類更悠久的“農耕”經驗。螞蟻從事農業已有5000萬年的歷史,這比人類從事農業才一萬年的歷史要長得多了。

  螞蟻的農作物是類似於蘑菇的真菌,在蟻穴中培育。科學家一共發現了553種螞蟻種植的真菌。和人類種庄稼一樣,螞蟻也懂得施肥,肥料是它們自己的排泄物。螞蟻也懂得“除草”,它們不僅會將與真菌作物競爭的其他野生菌類的孢子揀出來搬走,而且會利用自身制造的抗生素作為“農藥”,以抑制有害的野生菌類生長。


日本首次發現8500萬年前原始螞蟻化石。該化石保存在一塊琥珀裡,形成於白堊紀晚期
真菌螞蟻會種一種蘑菇,它們還懂得用幼虫糞便來施肥

來源:北京科技報(責任編輯:石希)

source: http://scitech.people.com.cn/BIG5/4085909.html
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