蚁群蛋白质觅食终止机制：储存过剩食物足以降低Temnothorax longispinosus的蛋白质采集行为

《Behavioral Ecology and Sociobiology》：Stored excess food is sufficient for reducing protein foraging in Temnothorax longispinosus ants

本研究针对社会性昆虫如何终止蛋白质觅食这一科学问题，通过分裂巢设计实验发现，Temnothorax longispinosus蚁群中储存的过剩蛋白质食物（而非幼虫饥饿信号变化）是抑制蛋白质觅食的关键因素。该研究揭示了社会性昆虫利用巢内营养丰度作为主要调控线索的保守机制，为理解昆虫社会营养通量调控提供了新视角。

　　

在昆虫社会的精密组织中，觅食行为的调控一直是个迷人的科学问题。就像人类城市需要协调物资供应一样，蚁群必须精确调节食物的采集与分配。特别有趣的是，虽然工蚁自身主要依赖碳水化合物供能，但它们却需要为发育中的幼虫采集大量蛋白质。先前研究表明，幼虫释放的化学信号能够启动蛋白质觅食行为，但当幼虫需求得到满足后，是什么机制让工蚁"知道"停止采集蛋白质？这个关键问题至今悬而未解。

为了解决这一谜题，研究人员以Temnothorax longispinosus蚂蚁为模型，设计了精巧的三室巢实验系统。这种蚂蚁因其小群体规模和高度同步的繁殖周期而成为理想的研究对象。研究团队收集了83个野生蚁群，在实验室条件下构建了特殊的分裂巢装置，通过金属网栅栏将幼虫哺育区与觅食工蚁区物理隔离，从而能够独立操控不同区域的蛋白质供应。

研究采用的关键技术方法包括：分裂巢实验设计（通过物理隔离区分幼虫信号与食物储存效应）、行为观测记录系统（每小时记录蛋白质觅食次数）、群体结构标准化处理（按行为角色分类工蚁），以及统计建模分析（使用广义线性混合模型GLMM处理重复测量数据）。所有实验蚁群均来自纽约Edmund Niles Huyck保护区的自然种群。

研究结果

蛋白质储存而非幼虫摄食驱动觅食抑制

实验发现，无论蛋白质被放置在幼虫区还是工蚁区，蚁群的蛋白质觅食活动都显著减少。这表明巢内储存的过剩蛋白质本身就能抑制进一步的觅食行为，而不依赖于幼虫是否实际消耗这些蛋白质。统计模型显示，接受蛋白质处理的两组蚁群（无论放置位置）的觅食次数均显著低于未接受蛋白质的对照组。

幼虫数量不影响觅食强度

有趣的是，研究还发现幼虫数量与蛋白质觅食强度之间没有显著相关性，这表明幼虫信号可能更像一个"开关"机制，而不是按比例调节的精细信号。这一发现与先前关于幼虫存在即可激发蛋白质觅食的研究相一致。

时间动态揭示快速行为调整

对觅食行为的时间过程分析显示，蛋白质储存的抑制效应在实验开始后很快显现。处理组和对照组在最初几个小时的觅食模式就出现明显差异，说明工蚁能够快速评估巢内食物状况并相应调整行为。

讨论与意义

这项研究首次在蚂蚁系统中证实，储存的过剩蛋白质食物足以抑制蛋白质觅食行为，而不需要幼虫饥饿信号的改变。这一发现与社会性昆虫进化生态学的重要理论相吻合：通过直接感知巢内资源丰度来调控觅食，可能比依赖化学信号传递更节能高效。

从机制角度看，这种调控策略具有明显优势。改变幼虫表皮碳氢化合物（Cuticular Hydrocarbons， CHCs）成分需要能量消耗和时间，而直接评估储存食物则能实现更快速的行为调整。对于生活在小型巢穴（如橡子内）的T. longispinosus而言，这种直接评估策略尤为适用，因为食物储存区与巢穴入口距离很近。

研究结果与蜜蜂中的发现形成了有趣的趋同进化例证。尽管蚂蚁和蜜蜂的社会性独立进化，但它们都发展出了类似的营养调控机制。在蜜蜂中，花粉采集者通过检查花粉储存细胞来评估群体需求；而在蚂蚁中，工蚁则通过直接评估昆虫残骸的积累来调整行为。

这项研究的意义不仅在于揭示了社会性昆虫行为调控的新机制，更重要的是提出了一个普适性模型：幼虫信号启动蛋白质觅食，而储存食物积累则终止这一行为。这种简单的反馈循环能够有效维持蚁群的营养平衡，避免资源浪费和不必要的风险暴露。

未来研究可以进一步探索介导这种响应的具体化学信号，以及在不同规模蚁群中这一机制的适用性。对于大型蚁群，可能还需要额外的信号传递机制（如交哺行为trophallaxis）来协调整个巢穴的营养需求。该研究为理解社会性昆虫的集体决策和营养通量调控提供了重要基础，相关成果发表在《Behavioral Ecology and Sociobiology》期刊上。