人类并不是唯一能够实施截肢来拯救生命的生物。
据一项新研究发现，佛罗里达州的木蚁会根据伤口的位置咬掉巢穴同伴的受伤肢体，以帮助同伴生存。
研究人员发现，大约90%至95%的截肢蚂蚁能够存活下来，尽管失去了一条腿，但仍能继续在蚁巢内履行职责。该研究于周二发表在《当代生物学》杂志上，以同一支国际科学家团队于2023年发布的先前研究成果为基础。
这项研究发现，一种名为马塔贝勒蚂蚁（Megaponera analis）的蚂蚁会用嘴巴分泌抗菌化合物来清洁伤口并预防潜在感染。这些化合物是由所谓的胸膜腺产生的。
大多数蚂蚁都有这些腺体。但随着时间的推移，一些物种——包括佛罗里达弓背蚁（又名木蚁）——在进化过程中失去了这些腺体。
这项研究的首席作者、德国巴伐利亚州维尔茨堡大学的行为生态学家埃里克·弗兰克 (Erik Frank) 表示，大多数缺乏胸腺的蚂蚁物种都是树栖的，这意味着它们生活在树上。
“我们认为，它们的树栖生活方式可能比生活在地下的群体接触到的病原体更少，”弗兰克说。
疫情爆发时，弗兰克和他的同事原本计划继续研究科特迪瓦的马塔贝勒蚁。因此，该团队转而研究实验室中常见的木蚁。
“我想看看不能使用抗菌化合物治疗伤口的蚂蚁物种如何照顾受伤者，”弗兰克说。研究人员对他们的观察结果毫无准备：这是一种之前仅在人类身上见到过的外科手术。
红褐色的佛罗里达木蚁体长约1.5厘米，在美国东南部的腐木中筑巢。它们必须保卫自己的巢穴，抵御敌对蚁群的侵袭，否则可能会受伤。
这项研究的共同作者、瑞士洛桑大学的研究生丹尼·布法特 (Dany Buffat) 首先观察了蚂蚁进行伤口清理和截肢的过程。
“最令人惊讶的显然是他们首先会进行截肢手术，”弗兰克说，“我从未想到这一点，事实上，当我们的（硕士生）丹尼·布法特第一次向我描述这种行为时，我并不相信。直到他向我展示视频时，我才真正意识到我们偶然发现了什么。”
当研究小组观察蚂蚁的行为时，洛桑大学进化生物学家、资深研究作者劳伦特·凯勒博士注意到了另一个惊喜：只有当腿部受伤发生在大腿或股骨时，蚂蚁才会进行截肢。咬断腿后，蚂蚁会用口器舔干净伤口，很可能是为了清除细菌。
但如果伤口位于小腿或胫骨，蚂蚁只会集中舔舐伤口，存活率可达75%。
为了了解蚂蚁为何在照料过程中如此有针对性，并在实验室环境下重现这些伤害，研究人员从蚁巢中取出一只蚂蚁，与200只蚂蚁组成的小蚁群一起研究，并使用微型剪刀在蚂蚁的腿上进行有控制的切割。
“事先，我们会把蚂蚁放在冰上几分钟，这样它就会平静下来，更容易操控，”弗兰克说，“我们会小心翼翼地把一只蚂蚁从巢穴里拿出来，放在冰上，然后切开腿。一旦蚂蚁再次醒来（再过几分钟），它就会被放回蚁群，和它的同伴在一起。”
对于那些股骨或胫骨受伤且未进行单独治疗的蚂蚁来说，存活率分别不到40％和15％。研究小组还对蚂蚁进行了CT扫描，以更仔细地观察昆虫的伤势，以及它们的身体反应。蚂蚁大腿内的大量肌肉确保一种类似于血液的液体（称为血淋巴）循环。虽然蚂蚁没有像人类一样的心脏，但它们的全身确实有多个心脏泵和肌肉，可以发挥相同的功能。
弗兰克表示，大腿受伤会阻碍血液循环，由于血流量减少，细菌无法快速地从伤口传播到全身，这意味着截肢可以防止细菌在蚂蚁体内扩散。
同时，蚂蚁的小腿上没有任何血液循环所必需的肌肉。但那里的任何伤口都会很快将细菌带入体内，而且没有时间进行截肢。
“胫骨受伤时，血淋巴流动的阻碍较少，这意味着细菌可以更快地进入人体。而股骨受伤时，腿部血液循环速度减慢，”弗兰克说。
研究人员观察到，蚂蚁辅助截肢大约需要40分钟才能完成，这就是为什么昆虫似乎选择股骨截肢，而不是胫骨截肢。
凯勒说：“由于无法足够快地切割腿部以防止有害细菌的传播，蚂蚁会花更多时间清理胫骨伤口，以降低致命感染的可能性。”
研究人员仍在尝试拼凑这种看似天生的蚂蚁行为背后的复杂性。
凯勒说：“工蚁在进化过程中一定已经认识到，截肢是预防感染的有效方法，而且通过增加能够为蚁群任务做出贡献的工蚁数量，可以提高蚁群的生产力。”
凯勒说，这些截肢被认为是利他行为，因为蚂蚁必须花费时间和精力来帮助其他蚂蚁。
“事实上，蚂蚁能够诊断伤口，判断伤口是否被感染或无菌，并在很长一段时间内由其他个体对其进行相应的治疗——唯一能与之媲美的医疗系统就是人类的医疗系统，”弗兰克说。
但弗兰克表示，他认为蚂蚁并没有意识到自己该做什么。相反，这可能更像是一种本能，类似于人类被纸划伤后会把手指放在嘴唇上。
“我们只是本能地把手指放进嘴里吮吸，而不会主动想到要将唾液中的抗菌蛋白涂抹在伤口上以抑制感染，”弗兰克说，“蚂蚁可能也一样。它们有足够强大的进化压力，对两种不同类型的伤口表现出两种不同的行为，以最大限度地提高它们（巢穴同伴）的生存机会。它们如何区分它们是另一个问题，也是我目前正在研究的问题。”
现在，研究人员希望找到更多伤口护理的例子，不仅仅是在蚂蚁中，而是在整个动物界。
“我们将继续研究其他蚂蚁物种的伤口护理行为，并尝试了解其进化起源，”弗兰克说，“祖先的伤口护理行为是什么样的？为什么有些蚂蚁会截肢，而另一些蚂蚁会使用抗菌药物？”
