如果你在厨房台面上看到地球上数万亿只蚂蚁中的一只，它通常不是单独一只虫子。这只单独的蚂蚁通常会向整个群体发出信号，告知附近有食物和危险。一项于6月14日发表在《Cell》杂志上的研究更深入地研究了这些昆虫用来相互交流的特定气味标记如何激活蚂蚁大脑的特定区域，进而改变整个巢穴的行为。
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“人类并非唯一拥有复杂社会和沟通系统的动物，”洛克菲勒大学的联合作者兼神经生物学家Taylor Hart在声明中说。“在进化过程中，蚂蚁与其他昆虫相比，进化出了极其复杂的气味系统，这使得它们能够使用各种不同的信息素进行交流，这些信息素可以代表不同的含义。”
该研究表明，蚂蚁和人类一样，也有自己的大脑沟通中心。它们能够解读其他蚂蚁分泌的危险信号信息素——并且它们的气味线索可能比蜜蜂等其他昆虫更先进。早期的研究表明，蜜蜂依靠大脑的多个区域来协调对单一信息素的反应。
“蚂蚁大脑中似乎有一个感觉中枢，所有的恐慌引发的警报信息素都会汇集于此，”洛克菲勒大学的联合作者兼进化生物学家Daniel Kronauer在声明中说。
在这项研究中，研究小组观察了克隆掠夺蚁。他们使用一种工程蛋白GcaMP来扫描暴露于危险信号的蚂蚁的大脑活动。GcaMP会附着在钙离子上，钙离子随着大脑活动的增强而发光。然后，荧光化学化合物在高分辨率显微镜下可见，显微镜经过特殊调整以观察它们。
在这些扫描中，研究小组发现，只有蚂蚁大脑的一小部分对危险信号做出反应而亮起。然而，蚂蚁仍然表现出即时而复杂的行为。他们将这些行为命名为恐慌反应，因为蚂蚁会撤离巢穴、逃跑或将后代转移出巢穴。
不同群落规模的蚂蚁种类也使用其他信息素来发送各种信息。
“我们认为，在野外，克隆掠夺蚁通常只有几十到几百个个体，这在蚂蚁群落中算是相当小的，”Hart说。“经常地，这些小型群落倾向于采取恐慌反应作为它们的警报行为，因为它们的主要目标是逃跑和生存。它们不能冒太多个体牺牲的风险。行军蚁，克隆掠夺蚁的近亲，拥有庞大的群落——几十万甚至几百万个个体——它们可以变得更加具有攻击性。”
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蚁群内的蚂蚁根据角色和等级进行一丝不苟的组织，不同等级和角色的蚂蚁在蚁群中的解剖结构也存在细微差异。研究人员使用了同一性别、同一等级和同一角色的克隆掠夺蚁，以确保一致性。只观察雌性工蚁更容易观察到普遍的模式。
随着研究团队对蚂蚁不同角色、性别和等级之间的神经差异有了更清晰的认识，这可能有助于他们破译不同蚂蚁大脑如何处理相同的危险信号。
