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生物學家們已經習慣了聽到微生物操縱宿主的故事——一種真菌能把螞蟻變成有自殺傾向的殭屍,一種原生動物能讓老鼠去尋找貓尿——但是很少有宿主改變他們的微生物的例子。

我和我的同事剛剛發表了一篇論文,證明了在北美東部發現的埋葬甲蟲,即緣埋蟲,可以改變其地下巢穴中微生物產生的氣味,以挫敗竊取其巢穴的競爭對手。

我研究埋葬甲蟲已經超過30年了,起初是為了瞭解它們的父母行為和生理,但最近它們在腐屍昆蟲群落中的角色,腐屍昆蟲將重要的營養物質迴圈到土壤中。

埋葬甲蟲的嗅覺環境讓許多人感到厭惡,但卻讓我著迷,因為這是甲蟲尋找食物、尋找配偶、與對手競爭的環境。

微生物在屍體上繁殖時產生的揮發性化學物質會隨著動物的分解而改變。這種不斷變化的分子束吸引了一系列不同種類的昆蟲。

不同的混合氣味代表了腐爛的特定階段,暗示著昆蟲專門研究新鮮屍體或腐爛末期的遺骸,或介於兩者之間的東西。這些資訊在刑事案件中可能有助於確定死後間隔時間。

埋葬甲蟲巢穴的焦點是一隻死去的小動物,一對雄性和雌性蜣螂移動到地下,為其幼仔準備食物。

生活在新鮮老鼠屍體上的微生物開始代謝蛋白質,並釋放出隨風飄蕩的含硫副產品。這些氣味吸引了尋找繁殖機會的飛行埋葬甲蟲。

我與微生物學家保拉·菲爾布里克合作,開始了實地試驗,以確定掩埋甲蟲對哪些化學物質有反應,這樣我們就能發現它們想要控制哪些化學物質。

我們測試了兩種已知能吸引腐肉昆蟲的化學物質——二甲基二硫醚和二甲基三硫醚。這些化學物質被模仿屍體的植物利用,以它們自己的方式——愚弄尋找腐肉的蒼蠅和甲蟲,讓它們為腐爛的花朵授粉。

然而,當我們在一具新鮮的老鼠屍體旁嘗試這些化合物作為補充時,自由飛行的埋葬蟲卻沒有表現出多大興趣。

我們最好的猜測是不準確的,一想到要隨機測試與一具腐爛屍體有關的500多種化學物質中的每一種,我們就不知所措。

我們沒有玩化學猜謎遊戲,而是決定採用另一種方法,看看甲蟲能否向我們展示對它們來說什麼是重要的。

我們Bayreuth大學的同事Sandra Steiger和Johannes Stökl使用了一種叫做氣相色譜-質譜聯用的技術,比較了一對輪頸N.蟲屍體釋放的揮發性分子和甲蟲沒有接觸過的屍體釋放的揮發性分子。

令人驚訝的是,有兩種硫磺化合物——硫氰酸甲酯和硫代乙酸甲酯——由於甲蟲在屍體上的勞動而減少了20多倍,而這兩種化合物以前並不被認為是任何昆蟲的重要線索。他們為什麼要這麼做,怎麼做?

硫氰酸甲酯被證明是埋葬甲蟲尋找屍體的絕佳線索。

當我們回到田野,把硫氰酸甲酯放在屍體旁時,超過90%的屍體是在第一個晚上透過埋葬甲蟲發現的,而沒有化學補充的新鮮屍體的發現率只有0%到20%。

硫氰酸甲酯似乎是甲蟲尋找稀有的,新死亡的老鼠或鳥在森林某處脊椎動物捕食者或食腐動物未聲稱的天堂氣味。

然而,一旦發現了屍體,常駐甲蟲就面臨著一個問題。提醒它們警惕的同樣的氣味也可能向競爭對手揭示它們的腐肉戰利品。

埋葬蟲在探測資訊和對資訊做出反應方面非常出色,但它們也能控制這些資訊嗎?

老鼠的屍體變成甲蟲的食物是驚人的。埋葬屍體後,這對夫婦夜以繼日地工作,去除毛髮,把屍體圍成一個球,把肛門分泌物塗在外露的面板上,一邊繞著屍體走一邊把腹部拖成鋸齒形。

科學家們過去認為,這對埋屍甲蟲可能會對屍體進行消毒,消除隱藏在森林地面下的屍體散發出氣味的微生物。

雖然分泌物中確實含有抗菌劑,但它們也含有甲蟲腸道中的微生物。其結果是形成了一個微生物群落,其中的微生物數量與未做好準備的屍體一樣多,但比正常混合的微生物物種更少。

這一被控制的微生物群釋放出的硫氰酸甲酯要少得多,但令人驚訝的是,卻釋放出大量的二甲基三硫——上述的化合物與腐爛的中期有關,在這個階段,蒼蠅幼蟲相互競爭,使得埋葬甲蟲的屍體毫無價值。

當我們把二甲基三硫放在新鮮老鼠屍體旁時,自由飛行的甲蟲不太可能降落,顯然是被一種氣味嚇到了,這種氣味表明屍體腐爛得太厲害,不適合飼養埋葬甲蟲。

一對常駐的甲蟲透過兩種方式使甲蟲的競爭對手難以利用氣味來發現它們的屍體:一是減少化學引誘物,二是增加化學威懾物來欺騙對手。

當我們從實驗室中取出準備好的甲蟲屍體並將它們埋在地裡時,它們被發現的可能性要比未經過育種的甲蟲準備的相同年齡的屍體小得多。當入侵者出現時,埋葬蟲會戰鬥到死,但它們寧願完全避免戰鬥。

動物對其微生物群的複雜適應通常與幫助宿主消化的腸道微生物或提供食物的培養微生物有關。

然而,對於像埋葬甲蟲這樣的資源專家來說,這是有意義的,因為它們不斷地遇到外部微生物群,從而進化出類似的複雜程度。

微生物發出的氣味是動物交流、社會互動、性選擇、捕食者-獵物互動和植物-真菌共生的重要組成部分。

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