開放性傷口易感染病原微生物，威脅動物生命。動物通過分泌抗菌化合物等策略保護(hù)傷口。螞蟻則利用側(cè)胸腺分泌抗菌物質(zhì)，通過清理行為涂抹于傷口，增強(qiáng)抗病能力。

然而，弓背蟻屬（Formica屬）等部分螞蟻物種在進(jìn)化中失去側(cè)胸腺，可能因生態(tài)環(huán)境變化或生存策略調(diào)整，不再依賴其抗菌功能。

為了了解在不使用側(cè)胸腺抗菌分泌物的情況下如何處理感染傷口，2025年2月，Current Biology在線發(fā)表題為“Wound-dependent leg amputations to combat infections in an ant society”的報(bào)道。該研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在實(shí)驗(yàn)中損傷工蟻的腿股骨時(shí)，同巢伙伴會通過咬腿的基部（轉(zhuǎn)節(jié)）來截?cái)嗍軅闹w，顯著提高了生存率。 然而，當(dāng)實(shí)驗(yàn)性損傷更遠(yuǎn)端（在脛骨處）時(shí)，同巢伙伴不會截肢，而是將傷口護(hù)理指向損傷部位。

總體而言，該研究提供了非人類動物中使用截肢治療感染個(gè)體的第一個(gè)例子，并證明了螞蟻可以根據(jù)傷口的位置調(diào)整其治療方式。

研究發(fā)現(xiàn)健康工蟻會對受傷的同伴進(jìn)行截肢，尤其是在股骨受傷的情況下。當(dāng)受傷部位為股骨時(shí)，約76%的情況會發(fā)生截肢，而脛骨受傷的螞蟻則沒有截肢行為（圖1D）。

截肢行為通常發(fā)生在受傷后約240分鐘，且總是遵循相似的模式：同伴會先舔舐傷口，然后用口器將受傷肢體移至轉(zhuǎn)節(jié)處，之后反復(fù)咬傷腿，直到截?cái)?/strong>（圖1A-C）。

圖1.佛羅里達(dá)弓背蟻的斷肢與傷口護(hù)理行為

在股骨受傷后的前3小時(shí)，工蟻花在截肢和傷口護(hù)理上的時(shí)間大致相等，分別為6.2分鐘和7.8分鐘（圖1A-B），且這些行為隨時(shí)間減少（圖1E）。傷口護(hù)理期間，同伴會用大顎和前腿固定住受傷肢體，進(jìn)行長時(shí)間的舔舐。

研究發(fā)現(xiàn)脛骨傷口的護(hù)理時(shí)間顯著長于股骨傷口，并且脛骨傷口的護(hù)理頻率隨時(shí)間變化較小，而股骨傷口的護(hù)理行為則迅速減少（圖2）。

圖2.股骨和脛骨損傷的傷口護(hù)理

研究還提出截肢可能是防止傷口感染擴(kuò)散的一種機(jī)制，特別是在弓背蟻沒有類似其他螞蟻物種的側(cè)胸腺時(shí)。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究人員將銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）涂抹在受傷的脛骨上，結(jié)果顯示感染后的死亡率高達(dá)95%，證明銅綠假單胞菌是致命病原。

此外，研究設(shè)計(jì)了四種處理方法來測試傷口護(hù)理和截肢對存活率的影響：1）無菌處理；2）感染處理；3）感染后放回螞蟻群體；4）感染后進(jìn)行截肢處理。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，傷口護(hù)理和截肢能夠顯著提高個(gè)體的生存率，尤其是在截肢模擬同伴行為后。

圖3.股骨損傷后截肢，可以增加感染螞蟻的存活率

此外，研究表明感染后的病原體載量與螞蟻存活率負(fù)相關(guān)。股骨受傷的螞蟻，實(shí)驗(yàn)性截肢能夠顯著減少病原體載量（圖3C）。病原體載量的差異可能與股骨和脛骨的血淋巴循環(huán)差異有關(guān)。股骨含有更多血液循環(huán)相關(guān)的肌肉，導(dǎo)致受傷時(shí)血淋巴循環(huán)受損更為嚴(yán)重，因此截肢能夠有效防止病原體擴(kuò)散（圖4）。

通過微CT掃描，研究確認(rèn)股骨和脛骨的形態(tài)差異，股骨肌肉表面積較大，可能導(dǎo)致截肢在股骨受傷時(shí)能有效降低病原體擴(kuò)散，而脛骨受傷的螞蟻則擴(kuò)散較快（圖4C-D），實(shí)驗(yàn)性截肢無法阻止病原體擴(kuò)散。對于脛骨受傷的螞蟻，僅在傷口暴露后的短時(shí)間內(nèi)截肢才能有效提高存活率。

圖4.佛羅里達(dá)弓背蟻后腿示意圖

最后，實(shí)驗(yàn)還表明，工蟻并不會截肢脛骨受傷的個(gè)體，且不論感染與否，股骨受傷的螞蟻截肢率較高，顯示工蟻根據(jù)傷口位置和感染情況調(diào)整行為。研究提出，佛羅里達(dá)弓背蟻能夠通過截肢來提高股骨受傷螞蟻的存活率，而脛骨受傷時(shí)則采取傷口護(hù)理。這一行為表明，螞蟻在面對傷口時(shí)能根據(jù)情況采取不同的策略，以提高受傷同伴的生存機(jī)會。

總之，佛羅里達(dá)弓背蟻工蟻會為股骨受傷的同伴截肢，顯著提高其存活率，但不會為脛骨受傷的螞蟻截肢。弓背蟻能根據(jù)傷口位置調(diào)整處理方式：股骨受傷時(shí)截肢，脛骨受傷時(shí)進(jìn)行長時(shí)間護(hù)理。這是首次發(fā)現(xiàn)非人類動物有目的性地進(jìn)行截肢以提高同伴存活率。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.06.021

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