科学探索|博物学家德华·威尔逊：蚂蚁社会的故事( 四 ) 博物学家德华·威尔逊：蚂蚁社

在 1953 年，我们对蚂蚁接收嗅觉和味觉化学物质的身体构造为何，仍一无所知，只除了一件事例外，英国生物学家卡尔锡（J 。D 。Carthy）在 1951 年发现，蚂蚁的后肠会分泌某种踪迹信息素（trail substance），并经由肛门排出。然而，还是没有人能确定分泌该分子的腺体为何，确切位置在哪里，或鉴定出踪迹信息素的化学结构。
这种有关固定行为模式以及释出物的观念，令我想到一条途径可以进入未知的蚂蚁沟通世界。这个方法应该是由几个前后连贯的步骤组成的：把蚂蚁的社会行为破解为固定行为模式；然后，再利用试错法，定出是哪些分泌物里含有这种释出物；最后，由该分泌物中区分并鉴定真正起作用的化学物质。

文章图片

寻找神秘的蚂蚁信号
据我所知，我是唯一一个想到这个研究方法的人。因此，我觉得并不需要急着开始。无论如何，我总觉得应该先完成博士论文再说，而我的博士论文实验，是关于毛山蚁属蚂蚁的解剖及分类，非常累人。
1954 年秋天，博士论文大功告成后，我离开美国前往南太平洋，展开我的蚂蚁生态学研究，以及岛屿生物地理学研究。四年后，我总算在哈佛大学拥有设备良好的实验室，可以开始研究蚂蚁沟通的化学释出物。即使到了那个时候，其他人显然还是没想到这个点子；我的机会相当大。布特南特（Adolf Butenandt）、卡尔森（Peter Karlson），以及卢斯彻（Martin Lüscher）等人是在一年之后才把“费洛蒙” （pheromone）这个词引进动物行为学词汇，以取代原先的用语“外荷尔蒙”（ectohormone）。他们将“荷尔蒙”这个词定义为“动物体内的化学信息素”，费洛蒙则为“动物个体之间的化学信息素” 。
我从外来火蚁开始研究，这是从我上大学以来，最喜欢的一种蚂蚁，而且它们也是最容易在实验室饲养的社会性昆虫之一。我新设计了一种人工蚁穴，用树脂玻璃做成小室和隔间，再把它们立在大玻璃平台上。这种设计使得我能持续观察到整个蚁窝，而且我还能自由安排时间，随时进行实验并记下所有蚂蚁的反应。这个超级简单的蚁窝并未使工蚁一筹莫展。一小段时间后，它们就适应了新环境的灯光，以看来很正常的方式执行日常任务。它们很快就繁殖兴旺得犹如住满了小鱼的金鱼缸。
火蚁最明显的沟通形式，莫过于在通往食物的路径上留下气味。兵蚁单独离开蚁窝出外觅食时，走的路径是不规则的。当它们遇到太大或很难一次运完的食物，例如最常见的是死昆虫或蚜虫蜜，这时它们就会以一条较为笔直的路径走回巢中，并且在归途中一路留下气味。于是，部分同窝的蚂蚁就会跟随这条看不见的小路，前往食物所在地。当我由侧边观察觅食蚁时，我注意到，兵蚁在归途上总是让腹部尾端（也就是蚂蚁全身的最末端）触着地面，而且每隔一小段距离，就把尾部刺针突出、拖拉一下。很显然，它们的化学释出物就是由刺针放出来的，方式颇类似墨水自笔尖释出。
现在我得定出这种化合物的源头位置，据我推测，应该是在工蚁腹部的某处。接下来这个步骤，我需要先找到制造这种化学物质的器官，利用它画一道由我制成的人工小径；也就是说，我需要窃取蚂蚁的信号，然后，再借由该信号来对它们说话。
工蚁腹部大小约像盐粒那般大，里面塞满了肉眼难以看清楚的器官；令这件工作更为棘手的是，在这之前，从来没有人研究过火蚁的解剖构造，我只能参考其他蚂蚁的解剖图，再加上一点儿想象力。