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象  

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

《皇家學會開放科學》，第8卷，文章編號202118，2021年

 

摘要內容：  

本研究通過長達3年的追蹤實驗，發現感染絳蟲（Anomotaenia brevis）的螞蟻工蟻（Temnothorax nylanderi）壽命顯著延長，甚至與蟻后相當（存活率相似）。感染工蟻的代謝率、脂質含量和行為特征類似于年輕工蟻（護士），并接受更多社會照料。這種壽命延長與寄生蟲改變宿主生理和行為相關，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、脂質含量）和社會行為的影響，并揭示其潛在機制。  

 

研究思路：  

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

 

2. 生理指標測量：使用丹麥Unisense微呼吸系統測量代謝率（耗氧量），結合體質量、脂質含量分析（圖2a-c）。  

 

3. 社會行為記錄：量化工蟻接受照料（梳理、喂食等）的頻率（圖2d）。  

4. 化學信號實驗：測試感染工蟻體表碳氫化合物（CHCs）對同巢伙伴的吸引力（圖3）。  

 

5. 統計模型：采用線性混合模型（LMM）和廣義線性混合模型（GLMM）分析數據，控制巢群差異。  

 

測量數據、來源及研究意義：  

1. 生存率（圖1a-b）  

   ? 數據：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致宿主壽命極端延長，挑戰寄生蟲必然降低宿主適應性的傳統認知。  

 

2. 代謝率與生理指標（圖2a-c）  

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

 

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

 

3. 社會照料頻率（圖2d）  

   ? 數據：感染工蟻接受照料頻率顯著高于護士、覓食者和蟻后（p<0.0001）。  

 

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

 

4. 化學吸引力（圖3a-b）  

   ? 數據：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信號以增加照料行為，形成"社會寄生"策略。  

 

結論：  

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

2. 感染工蟻保持低代謝率和高脂質含量的"年輕態"特征，并因獨特化學信號獲得更多社會照料。  

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

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。  

 

丹麥Unisense電極測量數據的研究意義：  

使用Unisense微呼吸系統（OXY-Meter）的核心價值在于：  

1. 高精度微環境監測：0.448 mL微型呼吸室結合毛細管氧傳感器，實時記錄單個螞蟻耗氧量（μmol·L?1），分辨率達微摩爾級，可檢測感染工蟻與護士間細微的代謝差異（如代謝率無統計學差異）。  

2. 動態過程捕捉：連續10分鐘測量（5-10分鐘線性區間計算斜率），避免瞬時波動干擾，準確反映穩態代謝（圖2a）。  

3. 質量校正標準化：直接關聯耗氧量與活體質量（mg），消除體型差異影響，使跨階級（工蟻vs蟻后）比較更可靠。  

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

該技術通過精準量化代謝表型，為"寄生蟲誘導宿主年輕化"假說提供了關鍵證據，揭示壽命延長的能量代謝基礎。