上海
开放性伤口易感染病原微生物，威胁动物生命。动物通过分泌抗菌化合物等策略保护伤口。蚂蚁则利用侧胸腺分泌抗菌物质，通过清理行为涂抹于伤口，增强抗病能力。
然而，弓背蚁属（Formica属）等部分蚂蚁物种在进化中失去侧胸腺，可能因生态环境变化或生存策略调整，不再依赖其抗菌功能。
为了了解在不使用侧胸腺抗菌分泌物的情况下如何处理感染伤口，2025年2月，Current Biology在线发表题为“Wound-dependent leg amputations to combat infections in an ant society”的报道。该研究发现，当在实验中损伤工蚁的腿股骨时，同巢伙伴会通过咬腿的基部（转节）来截断受伤的肢体，显著提高了生存率。 然而，当实验性损伤更远端（在胫骨处）时，同巢伙伴不会截肢，而是将伤口护理指向损伤部位。
总体而言，该研究提供了非人类动物中使用截肢治疗感染个体的第一个例子，并证明了蚂蚁可以根据伤口的位置调整其治疗方式。
研究发现健康工蚁会对受伤的同伴进行截肢，尤其是在股骨受伤的情况下。当受伤部位为股骨时，约76%的情况会发生截肢，而胫骨受伤的蚂蚁则没有截肢行为（图1D）。
截肢行为通常发生在受伤后约240分钟，且总是遵循相似的模式：同伴会先舔舐伤口，然后用口器将受伤肢体移至转节处，之后反复咬伤腿，直到截断（图1A-C）。
图1.佛罗里达弓背蚁的断肢与伤口护理行为
在股骨受伤后的前3小时，工蚁花在截肢和伤口护理上的时间大致相等，分别为6.2分钟和7.8分钟（图1A-B），且这些行为随时间减少（图1E）。伤口护理期间，同伴会用大颚和前腿固定住受伤肢体，进行长时间的舔舐。
研究发现胫骨伤口的护理时间显著长于股骨伤口，并且胫骨伤口的护理频率随时间变化较小，而股骨伤口的护理行为则迅速减少（图2）。
图2.股骨和胫骨损伤的伤口护理
研究还提出截肢可能是防止伤口感染扩散的一种机制，特别是在弓背蚁没有类似其他蚂蚁物种的侧胸腺时。为了验证这一假设，研究人员将铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）涂抹在受伤的胫骨上，结果显示感染后的死亡率高达95%，证明铜绿假单胞菌是致命病原。
此外，研究设计了四种处理方法来测试伤口护理和截肢对存活率的影响：1）无菌处理；2）感染处理；3）感染后放回蚂蚁群体；4）感染后进行截肢处理。
实验结果表明，伤口护理和截肢能够显著提高个体的生存率，尤其是在截肢模拟同伴行为后。
图3.股骨损伤后截肢，可以增加感染蚂蚁的存活率
此外，研究表明感染后的病原体载量与蚂蚁存活率负相关。股骨受伤的蚂蚁，实验性截肢能够显著减少病原体载量（图3C）。病原体载量的差异可能与股骨和胫骨的血淋巴循环差异有关。股骨含有更多血液循环相关的肌肉，导致受伤时血淋巴循环受损更为严重，因此截肢能够有效防止病原体扩散（图4）。
通过微CT扫描，研究确认股骨和胫骨的形态差异，股骨肌肉表面积较大，可能导致截肢在股骨受伤时能有效降低病原体扩散，而胫骨受伤的蚂蚁则扩散较快（图4C-D），实验性截肢无法阻止病原体扩散。对于胫骨受伤的蚂蚁，仅在伤口暴露后的短时间内截肢才能有效提高存活率。
图4.佛罗里达弓背蚁后腿示意图
最后，实验还表明，工蚁并不会截肢胫骨受伤的个体，且不论感染与否，股骨受伤的蚂蚁截肢率较高，显示工蚁根据伤口位置和感染情况调整行为。研究提出，佛罗里达弓背蚁能够通过截肢来提高股骨受伤蚂蚁的存活率，而胫骨受伤时则采取伤口护理。这一行为表明，蚂蚁在面对伤口时能根据情况采取不同的策略，以提高受伤同伴的生存机会。
总之，佛罗里达弓背蚁工蚁会为股骨受伤的同伴截肢，显著提高其存活率，但不会为胫骨受伤的蚂蚁截肢。弓背蚁能根据伤口位置调整处理方式：股骨受伤时截肢，胫骨受伤时进行长时间护理。这是首次发现非人类动物有目的性地进行截肢以提高同伴存活率。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.06.021
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