Extreme lifespan extension in tapeworm-infected ant workers  

絳蟲感染的螞蟻工蟻中極端壽命延長的現(xiàn)象  

來源：Royal Society Open Science, Volume 8, Article ID 202118, 2021  

《皇家學(xué)會(huì)開放科學(xué)》，第8卷，文章編號202118，2021年

 

摘要內(nèi)容：  

本研究通過長達(dá)3年的追蹤實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)感染絳蟲（Anomotaenia brevis）的螞蟻工蟻（Temnothorax nylanderi）壽命顯著延長，甚至與蟻后相當(dāng)（存活率相似）。感染工蟻的代謝率、脂質(zhì)含量和行為特征類似于年輕工蟻（護(hù)士），并接受更多社會(huì)照料。這種壽命延長與寄生蟲改變宿主生理和行為相關(guān)，可能有利于寄生蟲完成生命周期（通過鳥類捕食傳播）。  

 

研究目的：  

探究絳蟲感染對螞蟻工蟻壽命、生理特征（代謝率、脂質(zhì)含量）和社會(huì)行為的影響，并揭示其潛在機(jī)制。  

 

研究思路：  

1. 長期生存觀察：對感染工蟻、未感染工蟻（護(hù)士和覓食者）及蟻后進(jìn)行1110天（3年）的存活追蹤（圖1）。  

 

2. 生理指標(biāo)測量：使用丹麥Unisense微呼吸系統(tǒng)測量代謝率（耗氧量），結(jié)合體質(zhì)量、脂質(zhì)含量分析（圖2a-c）。  

 

3. 社會(huì)行為記錄：量化工蟻接受照料（梳理、喂食等）的頻率（圖2d）。  

4. 化學(xué)信號實(shí)驗(yàn)：測試感染工蟻體表碳?xì)浠衔铮–HCs）對同巢伙伴的吸引力（圖3）。  

 

5. 統(tǒng)計(jì)模型：采用線性混合模型（LMM）和廣義線性混合模型（GLMM）分析數(shù)據(jù)，控制巢群差異。  

 

測量數(shù)據(jù)、來源及研究意義：  

1. 生存率（圖1a-b）  

   ? 數(shù)據(jù)：感染工蟻3年存活率約53%，顯著高于未感染工蟻（<2%），與蟻后（55%）無差異。  

 

   ? 意義：首次記錄寄生蟲感染導(dǎo)致宿主壽命極端延長，挑戰(zhàn)寄生蟲必然降低宿主適應(yīng)性的傳統(tǒng)認(rèn)知。  

 

2. 代謝率與生理指標(biāo)（圖2a-c）  

   ? 數(shù)據(jù)：感染工蟻代謝率與年輕護(hù)士相似（p=0.39），低于覓食者（p<0.006）；脂質(zhì)含量與蟻后無差異（p=0.29）。  

 

   ? 意義：感染工蟻維持"年輕化"生理狀態(tài)，可能通過降低能量消耗延緩衰老。  

 

3. 社會(huì)照料頻率（圖2d）  

   ? 數(shù)據(jù)：感染工蟻接受照料頻率顯著高于護(hù)士、覓食者和蟻后（p<0.0001）。  

 

   ? 意義：社會(huì)行為強(qiáng)化可能是壽命延長的關(guān)鍵因素，寄生蟲通過改變宿主化學(xué)信號（CHCs）獲取更多資源（圖3a）。  

 

4. 化學(xué)吸引力（圖3a-b）  

   ? 數(shù)據(jù)：感染工蟻的CHCs比未感染工蟻更吸引同巢伙伴（p<0.0001）。  

 

   ? 意義：寄生蟲可能操縱宿主化學(xué)信號以增加照料行為，形成"社會(huì)寄生"策略。  

 

結(jié)論：  

1. 絳蟲感染使工蟻壽命延長至與蟻后相當(dāng)（約3年），打破社會(huì)性昆蟲階級壽命差異的常規(guī)模式。  

2. 感染工蟻保持低代謝率和高脂質(zhì)含量的"年輕態(tài)"特征，并因獨(dú)特化學(xué)信號獲得更多社會(huì)照料。  

3. 寄生蟲可能通過延長宿主壽命增加自身傳播機(jī)會(huì)（需鳥類捕食完成生命周期），形成適應(yīng)性策略。  

4. 未感染工蟻在寄生巢群中死亡率升高，表明寄生蟲對巢群健康存在間接代價(jià)。  

 

丹麥Unisense電極測量數(shù)據(jù)的研究意義：  

使用Unisense微呼吸系統(tǒng)（OXY-Meter）的核心價(jià)值在于：  

1. 高精度微環(huán)境監(jiān)測：0.448 mL微型呼吸室結(jié)合毛細(xì)管氧傳感器，實(shí)時(shí)記錄單個(gè)螞蟻耗氧量（μmol·L?1），分辨率達(dá)微摩爾級，可檢測感染工蟻與護(hù)士間細(xì)微的代謝差異（如代謝率無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異）。  

2. 動(dòng)態(tài)過程捕捉：連續(xù)10分鐘測量（5-10分鐘線性區(qū)間計(jì)算斜率），避免瞬時(shí)波動(dòng)干擾，準(zhǔn)確反映穩(wěn)態(tài)代謝（圖2a）。  

3. 質(zhì)量校正標(biāo)準(zhǔn)化：直接關(guān)聯(lián)耗氧量與活體質(zhì)量（mg），消除體型差異影響，使跨階級（工蟻vs蟻后）比較更可靠。  

4. 溫度控制嚴(yán)謹(jǐn)：水浴恒溫（23±0.5°C）確保代謝率不受溫度波動(dòng)干擾，突出感染本身的生理效應(yīng)。  

該技術(shù)通過精準(zhǔn)量化代謝表型，為"寄生蟲誘導(dǎo)宿主年輕化"假說提供了關(guān)鍵證據(jù)，揭示壽命延長的能量代謝基礎(chǔ)。