螞蟻的截肢手術：佛羅里達巨山蟻如何替同伴阻止感染
- 演化之聲
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螞蟻社會是高度分工的群體，有時還出現了醫療照護的面向。佛羅里達巨山蟻（Camponotus floridanus）的工蟻會依照同伴腿部受傷的位置，採取不同的處理方式。有一研究試著切傷佛羅里達巨山蟻工蟻的第三對足的不同部位，觀察同巢工蟻如何處理。當傷口位於股節（femur）時，同伴常會先舔拭傷口，接著沿著受傷的腿往身體方向移動，最後在轉節（trochanter）附近反覆咬切，直到整條受傷的腿被截斷，這個過程在受傷後數小時內就會發生。不過當傷口位於離身體較遠的脛節（tibia）時，即使同樣受到感染，同伴卻幾乎不會進行截肢，反而持續對傷口進行清理。牠們似乎能分辨傷口的位置，並依照不同位置選擇不同的處理途徑。從這裡可能會誤以為受傷部位較遠所以感染較慢，只要透過舔拭就能解決，其實情況剛好相反，感染的脛節細菌擴散更快。
研究者使用綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）感染螞蟻傷口。此細菌對受傷螞蟻有高度致死性，單獨隔離且未受到照護的感染個體死亡率很高，但股節感染的螞蟻若被同伴截肢，存活率會大幅提升。透過細菌量分析，股節感染後若沒有照護，螞蟻體內病原量增高；若有同伴照護或被人工截肢，病原量則降低到接近未感染的程度，代表截肢能有效阻止或減少病原從傷口擴散。
然而同樣的方法用在脛節受傷時就失效了，脛節感染的螞蟻若在感染 1 小時後被人工截肢，存活率並沒有獲得改善，體內病原量也沒有因截肢而下降。相較之下，回到群體中的脛節感染個體雖然不會被截肢，卻能因同伴持續舔拭傷口而降低部分病原負荷。研究者進一步測試截肢時間，發現脛節受傷只有在感染後立刻截肢才有保護效果，只要延遲一段時間，病原很可能已經擴散得太快，截肢便沒有意義。
那為什麼較遠的脛節反而更快感染呢？這個差異可能來自螞蟻腿部的內部構造，經由微型電腦斷層掃描重建第三對足的結構，發現股節內含大量肌肉。研究者推斷這些肌肉參與腿部血淋巴的推動，股節受傷時，肌肉受到破壞，可能會使該腿部的血淋巴流動變慢，病原因此較慢進入身體循環。這段延遲時間給了同伴進行截肢的機會。脛節的肌肉量少得多，受傷影響的肌肉有限，且血淋巴通道相對大，病原可能更快進入循環系統（這時股節的肌肉是完整的）。
巨山蟻屬（Camponotus）的螞蟻缺少許多螞蟻物種用來分泌抗菌物質的後胸側板腺（metapleural gland）。其他螞蟻可能透過抗菌分泌物處理感染傷口，但佛羅里達巨山蟻沒有這項能力。牠們採取的是在適合的時機移除受感染風險最高的肢體，或在不適合截肢時加強傷口照護。研究中也發現股節傷口不論是否被實驗性加入細菌，同伴截肢比例都沒有明顯差異。也能看出只要處在自然環境中，腿部出現開放性傷口，感染風險本來就很高，因此同伴不必先確認是否已經感染，只要傷口位置符合高風險且截肢有效的條件，就會採取截肢處理。
到了這裡應該有不少人會思考，截肢通常效果會比舔拭傷口更能杜絕細菌進入循環系統，當脛節可以藉由夥伴舔拭入口來減少細菌量，照理說截肢更能解決脛節的感染，而本實驗卻得到完全不同的結論，這還有待之後其它延伸研究的解釋。至於佛羅里達巨山蟻對於脛節感染選擇的是持續舔拭而非截肢，其背後原因可能是牠們沒有能力知道對方已經感染多久，而該行為的演化或許是對於截肢感染股節常導致有效治療，但截肢感染脛節較常無效，久而久之在演化過程中塑造了這樣的行為模式。
作者：水也佑
參考文獻：
Frank ET et al. (2024). Wound-dependent leg amputations to combat infections in an ant society. Current Biology.
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