僵尸真菌感染蚂蚁的全过程 (僵尸真菌在蚂蚁体内长出新的孢子)

温带森林中的木蚁叮咬树枝或树皮,并将其后腿缠绕在树枝上。左边的蚂蚁刚挂在树枝上,正在死亡或死亡。右边的蚂蚁已经死了一段时间,真菌的茎长出它的头,并被干燥。

蚂蚁被僵尸真菌感染的全过程,僵尸蚂蚁是被什么真菌寄生的

僵尸蚂蚁夹在空中植物上并悬挂数月,喷出寄生真菌的孢子,但研究人员注意到,它们并不总是夹在植物的同一部分。现在研究人员知道叶子或树枝的选择与气候有关,气候变化迫使真菌适应当地条件。“在热带地区,僵尸蚂蚁会咬树叶,但在温带地区,它们会咬树枝或树皮,”宾夕法尼亚州昆士兰学和生物学副教授David P. Hughes说。僵尸蚂蚁实际上是感染寄生真菌的木蚁蚂蚁的各种物种。大约一半的木蚁蚂蚁可以被感染,每种物种都有自己的真菌。目前僵尸蚂蚁现象遍布全球各大洲,除欧洲外。然而,在德国发现了一只化石僵尸蚂蚁,所以它们在欧洲也曾经存在过。

“他们可能不在欧洲,因为那里的森林管理得很好,”休斯说。“他们可能在当地已经绝迹了。”僵尸蚂蚁孢子落在上面的蚂蚁身上,真菌在蚂蚁体内繁殖,用它作为营养来源。最后,真菌操纵蚂蚁爬上树枝并咬住咬住。如果感染的蚂蚁死亡在殖民地或地面上,它几乎没有机会感染另一只蚂蚁,因此定位可以广泛分布真菌的蚂蚁体是这些真菌的关键。

“在夏末和秋初,蚂蚁居住的地方都有树叶和树枝,”宾夕法尼亚州昆士兰学博士后Raquel G. Loreto说。“但是在温带地区,秋天的树木落叶落叶,在那里,蚂蚁咬到树枝上。”热带森林几乎完全是常绿,全年都是叶子。许多温带森林树木都在秋天落叶。

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德国化石的历史可追溯到大约4,700万年前,显示了蚂蚁咬入一片树叶的过程。在那个时代,常绿湿润的森林从赤道几乎延伸到北极和南极。因为所有的森林都是常绿的,所有的僵尸蚂蚁都会选择咬树叶。随着气候的降温,温带森林在全球最北端和最南端地区都有增长。僵尸蚂蚁在树叶落下的地方会很快落到地面上。操纵宿主到叶上的真菌物种不能成功繁殖。这意味着有一种自然选择的强大力量作用于蚂蚁宿主被操纵的地方。随着时间的推移,真菌逐渐演变,因此在温带地区,僵尸蚂蚁被操纵咬到树枝或树皮上。

“有些蚂蚁不是简单地咬树枝,而是将它们的后腿缠在树枝上并保持住,”洛雷托说。“他们可能是这样做的,因为咬人的枝条不足以挡住他们。”这种操纵行为在全球温带地区发展起来。研究人员在当前的进化论报告中报告了他们的研究结果。他们看了三个不同的领域。首先,他们确定热带僵尸蚂蚁总是咬树叶,而温和的僵尸蚂蚁总是咬树枝和树皮,并且发现90%的温带蚂蚁的双腿缠在树枝上。

然后他们确定叶咬而不是咬树枝是祖先的特征 - 当世界变暖时最初使用的方法。他们还确定,树枝咬伤行为在不同地点的不同时间演变,使其成为不同地点独立产生的温带地区的一种趋同演化特征 - 在本例中为北美和日本。大部分工作都涉及到在哪里可以找到僵尸蚂蚁的样本 - 博物馆,其他收藏,照片和以前编制的数据集。

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热带雨林中的木匠蚂蚁被真菌操纵,咬在植物上高高的叶子上,死在下面的蚂蚁身上。“我们在这里有一个伟大的资产是金弗莱明,”休斯说。“Kim是一位公民科学家,他在南卡罗来纳州的财产上挂着树木上的僵尸蚂蚁,作为优秀的摄影师和自然历史学家,Kim能够在18个月内为僵尸蚂蚁收集关于我们的详细数据,在她的土地上的样本,这是非常难以收集的珍贵数据。“Kim是这篇论文的作者,但也许最重要的是她的重要性在于南卡罗来纳州感染木匠蚂蚁的真菌物种现在以她的Ophiocordyceps kimflemingiae命名。”

研究人员还通过从尽可能多的样本中检测提取的DNA,研究了各种真菌的系统发育关系。他们发现,基因上,树枝咬伤和腿包裹发展独立,以适应真菌温带植被。“我们可以估计,这些变化发生在四千万到两千万年前,”休斯说。“但是,由于僵尸蚂蚁化石的稀缺性,我们现在不可能比这更具体。”

无论何时气候变化 - 变暖或变冷,变湿或变干,动植物或适应或消亡。僵尸蚂蚁真菌也很好地适应了周围不断变化的环境,他们对木匠蚂蚁的操纵确保了他们的存活到今天。Hughes说:“这里值得注意的是,我们发现微生物对动物的复杂操作已经对气候对动植物的选择压力做出了反应。“这真是令我们兴奋的一个很酷的发现。”