矿物质防弹衣可帮助一些切叶蚁赢得更大的战役

实验表明,一种切叶蚁在其外骨骼上具有坚韧的方解石层

一项新的研究发现,在工人顶切叶蚁属紫锥菊的蚂蚁上薄薄的方解石层(此显微镜图像中的白色覆盖物)使昆虫的外骨骼的硬度增加了一倍。

切叶工蚁可能看起来像无数倍于敌方规模的蚂蚁。但是一些较小的蚂蚁有一个秘密:它们的整个身体被一层薄薄而坚韧的矿物铠甲所覆盖。

研究人员于11月24日在《自然通讯》上在线报道说,这是首次在成年昆虫中发现这种类型的外部全身矿化。

“我找到了蚂蚁,”进化生物学家李宏杰回忆说,当他的同事,进化生物学家卡梅伦·柯里第一次获得硬涂层的实验结果时,“现在我仍然可以感到兴奋,”李说。

威斯康星大学麦迪逊分校的科里说,这一发现是偶然的,他研究切叶蚁已有20多年了。他的实验室一直在研究蚂蚁与其外部微生物之间的相互作用,这在蚂蚁的耕作实践中发挥着关键作用,当时该团队在紫锥花锥虫的外骨骼上遇到了白色光泽。工蚁。

该涂层需要脱落,以便研究人员可以更详细地检查外骨骼的结构。因此,咖喱委托了当时正在中国宁波大学就读的咖喱实验室的博士后李(现在是中国宁波大学)将其删除。但是似乎没有任何效果,表明该涂料不是蜡或其他碳基化合物。然后,李在刷牙的同时,顿悟了一下:漱口水。它有助于去除各种食物残渣而又不伤害舌头,并且可以溶解牙齿上的矿物质,因此,李先生决定尝试一下这种液体。

漱口水可以解决问题,并且还为团队提供了第一个线索,即涂层本质上是矿物质。进一步的化学,X射线和显微镜检查显示出方解石的薄层含有高含量的镁。

为了了解装甲的防护性,研究人员通过戳穿装甲和非装甲件直到形成凹痕来测试蚂蚁外骨骼的硬度。研究小组发现,尽管方解石涂层仅占外骨骼总厚度的7%,但至少使外骨骼的硬度增加了一倍。

他补充说,牛津大学自然历史博物馆的古生物学家邓肯·默多克说,这一发现令人惊讶。那是因为蚂蚁是螃蟹和其他甲壳类动物的远亲,它们通常具有矿化的外骨骼。

目前尚不清楚装甲的制作方法,尽管库里认为细菌参与其中。如果是这样,这可能是蚂蚁微生物组对昆虫生存产生巨大影响的另一种方式。

该团队还测试了盔甲在与其他更大的蚂蚁物种战斗中对蚂蚁的保护程度。研究人员说,在三名工人与来自另一种不同物种的单兵蚁之间进行的激战中,这种矿物装甲单枪匹马地向工人倾斜。几乎所有被饲养以不产生装甲的蚂蚁都被士兵蚂蚁杀死,而绝大多数装甲蚂蚁得以幸存。  

得益于其外骨骼上的方解石薄层(如右图所示),小巧的顶切叶蚁属紫锥菊工蚁能够幸免于更大的Atta头足类士兵的
袭击。

俄勒冈州大学尤金分校的生物物理学家罗伯特·斯科菲尔德不相信战斗数据,并想知道无甲蚂蚁是否还有其他差异可能导致其死亡。尽管如此,他还是很感兴趣,并计划研究他在其他切叶蚁上看到的类似涂层。

柯里还计划检查其他蚂蚁,以期确定装甲现象的扩散程度。他说,弄清薄而坚韧的涂层是如何形成的,有一天可能对人们开发适用于所有产品的防护涂层有用。   

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