在中美洲和南美洲森林的中心地带，两种相互竞争的蚂蚁物种陷入了一场非同寻常的进化军备竞赛。巨型切叶蚁（ Atta cephalotes ）和它们的刺蚁（ Acromyrmex echinatior ）之间的战斗促使这两个物种都发展出独特的生物盔甲，将这些微小的昆虫变成了高度专业化的战士。

观察到的白色涂层是 Acromyrmex echinatior 的镁装甲

切叶蚁以勤奋的本领而闻名，它们能啃食整棵树的叶子，它们与一种真菌保持着共生关系，并在地下室中培育这种真菌。这种真菌是它们唯一的食物来源，为了维持这种食物，切叶蚁必须不断收获新鲜的植物。它们对树叶的追求常常导致与其他蚂蚁物种发生领土冲突，尤其是与它们竞争的切叶蚁。

不可移动的物体遇到不可阻挡的力量

在这个等级的顶端，巨型切叶蚁（ Atta cephalotes ）不仅因为体型庞大而引人注目，还因为其惊人的武器而引人注目。它们的下颚上覆盖着锌，形成锋利的刀片，足以切开植被——以及竞争对手蚂蚁的身体。这些金属制成的下颚让它们在战斗中具有显著的优势，让它们能够轻松地切开植物和肉体。

然而，刺叶蚁（ Acromyrmex echinatior ）并没有被超越。为了应对巨型切叶蚁金属下颚日益增长的威胁，这些蚂蚁进化出了一种天然的防御机制：一层薄薄的盔甲覆盖在它们的外骨骼上，大大增强了蚂蚁的身体硬度，为它们提供了一道保护盾，既能抵御物理攻击，也能抵御致病真菌的感染。

《自然通讯》杂志最近发表的研究深入探讨了这种盔甲的非凡特性。研究人员利用 X 射线衍射和电子显微镜等先进的成像技术发现，富含镁的方解石晶体与蚂蚁的表皮紧密结合，形成了一道坚固的屏障。

活体盔甲

但这不仅仅是一种被动防御。随着蚂蚁的成熟，这种含镁装甲会主动变硬，研究人员通过活体饲养实验证实了这一过程。随着蚂蚁的成长，生物矿物层会变厚，增强它们在与其他蚂蚁物种（包括金属颚的对手）的激烈对抗中生存的能力。纳米压痕测试（用于测量微观层面的硬度）表明，生物矿物层大大增加了外骨骼的强度，为多刺切叶蚁在恶劣的环境中提供了竞争优势。

这一发现的意义不仅限于森林地表的战场。昆虫体内存在高镁方解石是前所未有的发现。到目前为止，人们认为这种矿化作用不存在于昆虫体内，尽管这种矿化作用在海胆和软体动物等其他动物中很常见。这一发现可能会重塑科学家对昆虫生物矿化的理解，并表明富含镁的碳酸钙结构在自然界中可能比以前认为的更为普遍。

在进化的宏伟计划中，切叶蚁的故事证明了大自然的适应性。这些蚂蚁已经发展出复杂的防御机制，不仅确保了它们的生存，还突破了昆虫生理学的极限。

当这两个物种在它们共同的栖息地争夺统治地位时，问题仍然存在：这场军备竞赛会进行到什么时候？目前，多刺切叶昆虫已经进化出一种与巨剑相匹敌的盾牌，但在不断进化的自然界中，下一个突破可能就在眼前。

进一步阅读

Birkenfeld V、Gorb SN、Krings W。切叶蚁Atta laevigata （Attini；蚁科）不同种姓的下颌骨元素组成和机械性能。界面焦点。2024 年 4 月 12 日；14(2)：20230048。doi：10.1098/rsfs.2023.0048。PMID：38618230；PMCID：PMC11008964。

李 H，孙 CY，方 Y，卡尔森 CM，徐 H，Ješovnik A，Sosa-Calvo J，Zarnowski R，Bechtel HA，Fournelle JH，Andes DR，Schultz TR，Gilbert PUPA，Currie CR。切叶蚁的生物矿物盔甲。纳特·康姆. 2020 年 11 月 24 日；11(1):5792。 DOI：10.1038/s41467-020-19566-3。电话号码：33235196； PMCID：PMC7686325。

Schofield, RMS、Bailey, J.、Coon, JJ等人。生物矿化的均质替代品：富含锌和锰的材料能够制造出锋利的生物“工具”，从而减少对力量的需求。Sci Rep 11，17481 （2021 年）。https： //doi.org/10.1038/s41598-021-91795-y

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