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2019-12-13
破解蝴蝶與螞蟻間的摩斯密碼 生科院跨國研究登國際期刊
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虎灰蝶成蟲(圖片提供王俊凱)
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正在被舉尾蟻照護的虎灰蝶幼蟲(圖片提供王俊凱)
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臺灣師範大學生命科學專業學院徐堉峰教授(右)、國立中興大學昆蟲學系楊曼妙教授(左)

過去已知小灰蝶及螞蟻之間有很緊密的共生關係,小灰蝶幼蟲具有蜜腺等喜蟻器官可以吸引螞蟻並藉由螞蟻的照顧來提高自身的存活率,同時幼蟲會分泌蜜露供螞蟻取食。不過有趣的是,小灰蝶蛹並不具備喜蟻器官,卻同樣能吸引螞蟻前來,此現象引起科學家們好奇,並懷疑小灰蝶是否還有其他機制吸引螞蟻呢?答案是人耳聽不見的聲音振動訊號,研究成果於2019年12月6日刊登於國際期刊《Scientific Reports》。

這份跨校更跨國的合作研究,由臺灣師範大學生命科學專業學院徐堉峰教授及林岳賢碩士、國立中興大學昆蟲學系楊曼妙教授及廖一璋博士、日本京都大學生存圈研究所楊景程副教授以及比利時魯汶大學Johan Billen教授所組成的團隊,從昆蟲行為學、昆蟲聲學及形態學角度切入,破解蝴蝶跟螞蟻之間的摩斯密碼,瞭解牠們彼此之間是如何利用聲音振動訊號進行溝通。

以臺灣較常見的虎灰蝶及其共生螞蟻-懸巢舉尾蟻為研究對象,林岳賢與廖一璋發現虎灰蝶的幼蟲及蛹都可發出振動訊號,特別是幼蟲還能發出3種不同訊號,回播實驗也顯示這些訊號能夠吸引螞蟻聚集並進行照護行為。

此外,他們也發現,舉尾蟻會藉由摩擦腹部及腰節的發音器發出聲音訊號,並吸引其他螞蟻聚集。分析兩者訊號更發現,小灰蝶與螞蟻在訊號長度及主頻率上具有極高的相似性,進一步證實了,這些振動訊號在建立蝴蝶及螞蟻的共生關係間扮演著極其重要的角色。

林岳賢表示,試驗初期為了在室內建立大量的小灰蝶及舉尾蟻族群供實驗所需,花費了許多時間在野外蒐集材料也常常在實驗室挑燈夜戰,被舉尾蟻咬得體無完膚更是家常便飯,現在研究成果順利發表非常感動。

廖一璋指出,昆蟲的振動訊號常為人耳所聽不見的聲音,必須以特定儀器才能錄音,過去在學術界少被重視,但藉由這份研究也使臺灣在生物振動學 (Biotremology) 的領域提升不少國際能見度。

這份研究同時開啟了許多後續的研究議題,例如研究也發現蟻后具有與工蟻相同的發音器,蟻后訊號的形式及其功能為何?雄蟻是否也具有發音器?蝴蝶的幼蟲及蛹是如何發出聲音?牠們發音器的位置在哪裡?蝴蝶及螞蟻共生關係的建立可藉由化學氣味及振動訊號,但這兩者對於促進牠們共生關係的貢獻度各為何?徐堉峰也表示,臺灣還有許多不同物種的小灰蝶及其共生螞蟻,牠們的共生關係如何建立?與這份研究相比差異為何?許多有趣的科學議題都有待昆蟲學家們繼續努力。(資料來源: 生命科學專業學院 / 編輯: 胡世澤 / 核稿: 鄧麗君)

論文網址: https://www.nature.com/articles/s41598-019-54966-6

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