或許在電影看過這種場面:戰場身受重傷的士兵為了保住小命,不得不忍痛叫同伴幫自己截肢。現實生活即使不用上戰場,如果意外造成嚴重傷勢、傷口感染導致敗血症,或因糖尿病、血管疾病等病症影響,依然得靠截肢才能救命。
人類為夥伴截肢保命超過三萬年歷史,但近期研究指出,截肢並非人類專利,小小的螞蟻也有類似醫療技能。這也是科學家首次發現,人類以外動物會用截肢提高受傷夥伴的生存率。
解決不了傷口,就解決腳
《當代生物學》(Current Biology)期刊7月新研究指出,佛羅里達木匠蟻(Camponotus floridanus)若同伴的腿受傷,會截肢協助傷蟻續命;這些妙手回春的螞蟻還會照不同受傷部位,採不一樣處理方式。治療後的螞蟻存活率比未接受治療者提高50%。
研究作者、德國維爾茨堡大學(University of Wurzburg)的昆蟲學家艾瑞克(Erik Frank)說明,這並非人們首次發現螞蟻能為同伴治療傷口。例如,他曾在去年發表的一篇研究中提到,專門獵食白蟻的馬塔貝勒蟻(Megaponera analis),可以透過口腔中的腺體,分泌含有抗菌化合物與蛋白質的唾液,替受傷的同伴清潔傷口,大幅降低死亡率。
▲ 佛羅里達木匠蟻。(Source:Flickr/Katja Schulz CC BY 2.0)
這種護理行為在螞蟻間相當常見,多數螞蟻都有類似馬塔貝勒蟻的腺體,然佛羅里達木匠蟻卻是例外。艾瑞克指出,佛羅里達木匠蟻似乎演化過程遺失了這能力,天生沒有此腺體,所以無法用分泌物為同伴療傷。
不過,牠們反而發展出完全不同的策略:用口器咬斷受損四肢,防止傷口感染,是實質意義的「截肢手術」。
一個願截,一個願挨
野生佛羅里達木工蟻常與鄰近蟻群戰鬥,生活處處充滿危險,常有傷兵出現。
為了弄清楚佛羅里達木匠蟻的行為,艾瑞克與研究團隊把實驗室約100隻螞蟻腿部弄出傷口,模擬野生螞蟻自然環境覓食、獵捕時容易產生的傷害,並讓傷口暴露於土壤常見細菌。
螞蟻傷口有些位於較靠近軀幹的「股骨」,可比擬為人類大腿;有些靠近末梢「脛骨」,等於人類小腿。之後讓部分受傷螞蟻隔離,另一些回到同伴身旁,觀察受傷的佛羅里達木匠蟻回到巢穴後,會得到什麼樣的傷口處理。
而受傷螞蟻回到同伴身邊後,奇妙的事發生了!其他螞蟻圍到傷蟻身旁,為牠治療傷口;傷蟻也非常配合接受手術。
「螞蟻截肢過程互相配合的程度讓我震驚,」艾瑞克描述。「你可以看到螞蟻伸出受傷的腿,接下來幾分鐘其他螞蟻會猛烈啃咬……傷蟻也沒有抱怨。」
這讓研究螞蟻行為長達11年的艾瑞克又驚又喜,直呼「從來沒見過這種事!」他說自己最初完全不敢置信,「我重複四次實驗,才接受這個結果。」
螞蟻也會根據傷口對症下藥
艾瑞克與團隊也注意到,看到股骨受傷的螞蟻,其他同伴會直接從股骨上方將整隻腿咬斷。截肢螞蟻存活率高達90%;隔離但未接受同伴治療的螞蟻,存活率只剩40%。
而脛骨受傷螞蟻,其他螞蟻不會截肢,僅以口器清理傷口,去除細菌。脛骨受傷螞蟻,接受同伴治療者存活率約75%;隔離螞蟻存活率只有15%。
研究解釋,療法差異可能與螞蟻「血淋巴」(Hemolymph,等於昆蟲的血液)循環有關。佛羅里達木匠蟻股骨有幾條肌肉會阻礙血淋巴循環,故此處受傷感染,細菌不會很快擴散至全身。而脛骨肌肉較少,無法有效阻止血淋巴循環,此處感染細菌後就會快速入侵螞蟻全身。
▲ 紅色虛線為螞蟻為同伴截肢的位置;左邊第一條白線為實驗中股骨損傷的位置;右側白線則是脛骨損張的位置。從剖面圖可見,螞蟻股骨有許多肌肉,血淋巴通道狹小;脛骨肌肉少、血淋巴通道大。
螞蟻為同伴截肢需費時約40分鐘。若傷口位於股骨,螞蟻有充足時間治療同伴,細菌擴散前截斷傷處,有效阻止細菌入侵;相反地,如果脛骨受傷,細菌很快就會擴散,因此必須迅速處理,截肢反倒無法阻止細菌感染。
艾瑞克表示還無法確認,佛羅里達木匠蟻究竟如何選擇治療方法,不過牠們顯然能判斷兩者差異,「不只截肢治療,似乎也能正確診斷傷口,調整療法,讓受傷螞蟻存活率最大化。」
▲ 佛羅里達木匠蟻為同伴截肢示意圖。
為什麼螞蟻要截肢?CP值更高
佛羅里達木匠蟻為什麼會發展出截肢技能,另一位作者凱勒(Laurent Keller)從螞蟻角度出發,說明螞蟻屬於「社會性昆蟲」,能透過利他行為,取得整個群體的利益,「透過互相幫助,也等於間接幫助自己」。
他分析,過去研究發現,螞蟻即使失去一兩條腿,仍有生產力,且只需短短一天,就能恢復原本行走速度。艾瑞克觀察到,出外覓食的佛羅里達木匠蟻,約10%~11%前一天傷口都還沒復原。
因此,比起將傷重螞蟻丟在一邊等死,讓群體減損一蟻之力,稍微動動嘴巴能讓傷蟻幾乎恢復生產力,持續為整個螞蟻家族忙進忙出,這更划算。
「即使是在螞蟻社會,個體也有相當價值。」凱勒補充。
不只是工具,而是家人
這項觀察也突顯群體生活對螞蟻的重要性。不僅受傷需要人陪,過去日本研究就發現,若螞蟻離開同伴獨自生活,「自由基」含量將顯著升高,造成細胞損傷、引發健康問題,導致壽命縮短。
如同長期研究社會性動物的生物學家普勒(Christopher Pull)的《科學》期刊訪談,更多螞蟻相關研究出現後,可能會大幅改變人們對螞蟻的看法:
牠們不僅是為了女王而活的士兵,隨時可替換或拋棄。牠們會竭盡全力幫助彼此。