蘋中人:暗殺紅火蟻計劃 王忠信

更新時間: 2021/02/28 01:00
■中研院演化基因學家王忠信研究紅火蟻近20年,說起牠們如數家珍。
圖片來源 : 蘋果新聞網

作者/左恒悌 攝影/方萬民

打開「螞蟻房」的瞬間,黑暗中傳來一陣窸窣的騷動聲,「牠們非常敏感警覺性也高,一有風吹草動立刻進入戰備狀態。」和入侵紅火蟻(簡稱紅火蟻) 相處快20年的中研院生物多樣性研究中心副研究員王忠信,說起紅火蟻如數家珍,「就像人與人的相處,越熟悉越了解,有時從牠們的行為就知道,牠們為什麼生氣,為什麼高興。」

中研院內有一間飼養超過百萬隻紅火蟻的螞蟻房,這些都是王忠信的「寵物」。

說起中文有ABC腔調的王忠信,自小在美國出生長大,從事會計工作的父親,原本希望他朝商界或醫界發展,但他沒有依循父親的期待,一路從工程跨進微生物領域,再攻讀分子生物學和基因學。「我念博士的時候遇上研究線蟲的指導教授,才喜歡上線蟲。」

他回憶起在史丹佛攻讀博士的時候,研究的大題目是:線蟲如何從一顆蛋,變成一隻成蟲的生長發育,他則是細究其中的一個小環節。而那時和他同一個實驗室的學長,正在做蜜蜂的研究,「我剛好考慮轉做線蟲以外的東西。」他想到同樣和蜜蜂社會關係密切、分工精確、階級嚴謹的螞蟻,「螞蟻和人類的社會一樣,是大型複雜社會的代表,我想研究基因演化和螞蟻社群的行為是否有關聯。」

王忠信形容基因最重要的特性就是「非常自私」,「繁殖就是把自己的精采,複製給下一代,紅火蟻非常重視這個傳承。」至於基因為什麼自私,紅火蟻用什麼方式維護這個自私,是他一直感興趣且試圖想解開的謎團。

博士後他前往瑞士,跟隨著名的進化生物學家,同時也是國際間研究螞蟻的專家洛朗.凱勒(Laurent Keller)投入紅火蟻研究,迄今也快20年,王忠信露出靦腆微笑,語帶謙和地表示,「我算是蠻晚才進入螞蟻的領域。」

而談起他與台灣紅火蟻研究的緣分,他則是歸因於太太的牽線。王忠信太太來自台灣,與他同是史丹佛博士的高材生,2010年他隨著太太返台定居,因為演化基因的專才,被中研院延攬,便開始在台參與,防治紅火蟻的研究工作。

研究關鍵氣味瓦解蟻群

紅火蟻個性兇殘,許多遭到入侵的國家都很頭痛,至今尚無找到有效防治的方式。由於牠們是雜食性,會捕食蚯蚓等土棲動物,也會取食作物的種子、果實等,影響作物成長與收成,造成農業損失,甚至生態浩劫。

王忠信說:「紅火蟻會分泌不同的化學費洛蒙,用氣味來傳遞訊息,在摩肩擦踵的蟻巢中,紅火蟻用頭頂上的觸角,邊走邊聊地進行氣味交流,並以此來辨識蟻后、工蟻以及雄蟻,對於不同族群的外來入侵者,一律格殺勿論。」2013年王忠信發現,這個控制紅火蟻社群,出現辨別行為的關鍵,是由六百多個基因鎖在一起的「超級基因」所調控,他靈光一閃想到「擒賊先擒王」,或許不失為一舉滅絕蟻群的思考方向。

近年來他積極尋找可以「決定蟻后氣味」,以及「工蟻辨識氣味」的關鍵基因,希望藉此開發出防治紅火蟻的餌藥,誘騙工蟻暗殺自己的蟻后。「只要轉移蟻后的氣味,引發工蟻辨識的混亂,誘騙工蟻殺死自己的蟻后,群『蟻』無首,整個蟻群自然瓦解雲散。」

這個突破性的科學發現,不但證實動物社會行為與遺傳的關係,也對社會及演化生物學產生極大的影響,這篇發表在國際期刊《自然通訊》(Nature Communications)的論文,讓王忠信於2015年獲頒為中央研究院年輕學者研究著作獎生命科學組的得獎者。

而為了研究紅火蟻,中研院的「螞蟻房」儘量仿照紅火蟻原生的環境氣候,「研究員們根據紅火蟻的巢穴,專門設計人工巢穴給牠們居住,室溫也長年維持在28℃」,更令人驚訝的是,紅火蟻並非飼養在密閉盒子中,而是養在開放性的大型塑膠盒內,盒子的內壁塗滿白白滑滑的氟龍,防止紅火蟻爬出去。

不過螞蟻房門口還是貼有一張小小告示,上面寫著「若您發現螞蟻在外,煩請聯絡以下工作人員……」,「萬一真的有螞蟻溜出去,住最近的研究人員,大概10分鐘車程就能趕回來處理,最重要的是不希望有人因此受傷。」

帶領我們觀察紅火蟻前,王忠信先戴上手套,然後在手套表面灑滿痱子粉,讓紅火蟻難以攀爬,「一層手套有時候嫌不夠厚,有的同事還會戴兩層手套自我保護,避免被叮咬。」

他接著從層架上取下一個紅盒子,盒內密密麻麻移動的黑點,滿滿的全是紅火蟻,被黑點包圍或扛著走的小白點,是工蟻們守護的螞蟻蛋和幼蟲。肉眼所見的紅火蟻,不論在體型或外形上,其實和平常家中出沒的螞蟻體型差不了多少,甚至比野外遇到的一些螞蟻還小隻,但這些不易覺察的外況,也增加人們和紅火蟻接觸時的危險性。

「紅火蟻的攻擊性很強,而且喜歡攀著東西爬,三兩下就能垂直攀附上去。」只見王忠信直接把手探進火蟻群內,不到5秒,數不清的螞蟻大軍,馬上圍攻他,「其他的螞蟻沒有這麼介意別人靠近,但是紅火蟻會立刻採取攻擊,又叮又咬。」

王忠信形容,紅火蟻會先用大顎緊咬住皮膚,尾端像蜜蜂一樣伸出螫針注射毒液,被叮咬後,會感到被火灼燒般的疼痛感,少數人對這種毒液,有強烈的過敏性反應,嚴重時甚至會休克致命,「死亡的個案目前僅發生在美國,台灣則是有民眾被螞蟻叮咬,引發過敏送醫的案例。」

原產於南美洲的紅火蟻,今日之所以在世界各國出現,「其實是人的問題」。王忠信說,跨國界的植物交易買賣,是紅火蟻的主要傳播管道,「人們購買南美洲出口的花和樹,紅火蟻便跟著土壤一起移民了。」強盛的繁殖力,加上個性兇猛、攻擊性強、掠奪性又高,「盆栽的土壤裡,只要有一隻交配後的蟻后,便可以繁衍出成千上百萬隻螞蟻。」

至於台灣的台北、桃園、嘉義、新竹4個縣市,是紅火蟻的主要出沒地,「台灣的紅火蟻巢穴非常好認,只要隆起地面約10公分高的土丘,百分之百一定是牠們的蟻巢。」王忠信說,紅火蟻豐富又多樣的遺傳基因,不會因為近親交配的遺傳缺陷,走向滅族之路。反而是透過遺傳上的優勢,在新環境的競爭下順利存活。

除了主動攻擊入侵者,動作敏捷的牠們,搶食物的功力也一流,王忠信在人工蟻巢內滴入一坨直徑約莫3公分的蜂蜜,不到20分鐘全被完食,「本地的生物根本不是對手,只好被迫遷徙另覓新居,牠們因而成功的佔地為王。」

紅火蟻一旦被發現,幾乎是人人得而誅之,王忠信從哪裡捕捉到那麼多紅火蟻呢?王忠信解釋,他們一接到通報,在防治中心尚未施藥之前,就會先一步把紅火蟻巢穴用鏟子挖進水桶,再利用一天的時間,在水桶上方吊掛水罐,慢慢的用水逼出逃生的蟻后。

螞蟻房除了研究人員外,還聘請一位專職的飼養員,照料這群大食客的飲食起居。王忠信打開實驗室裡冰箱上的冷凍庫,裡頭擺了一包包蟑螂、蟋蟀和麵包蟲,「我們會把這些冰凍後再給火蟻吃,搭配水煮蛋、豆腐、水果泥、花生或果實等等,也會為牠們補充有糖分的蜂蜜,多樣性食物的搭配,紅火蟻會長比較好。」

脫下手套雙手傷痕累累

養紅火蟻不但要注重牠們日常飲食的營養均衡,還要操心牠們能不能順利孕育下一代。王忠信說,人工飼養紅火蟻最大的困境,目前是卡在無法成功交配繁殖,「我們曾經把牠們黏在筷子上,讓牠們揮動翅膀,看看會不會累了想交配,雖然觀察到雄蟻有意願,但蟻后始終『性』趣缺缺。」說起紅火蟻未竟的房事,王忠信和組員們一直不斷發揮想像力,處心積慮的營造各種情境,希望能激起紅火蟻交配的欲望。

王忠信已是飼養紅火蟻近20年經驗的老手,但當他脫下工作手套時,我們才發現他雙手皮膚出現好幾處紅腫,「以前這些紅腫可能癢個4天到一個禮拜才會好,現在一兩天就好了。」王忠信看待被紅火蟻叮咬的態度,像是被自家飼養的貓狗,不小心抓傷一般的淡定。

然而長時間與紅火蟻相處,王忠信竟也開始收藏螞蟻造型的擺飾與工藝品,「旅行時只要看到,我都會買回家。」這位演化基因學家,一路把他對紅火蟻的熱情,從科學實驗室延伸到日常生活中。

回台工作定居11年,王忠信說起一般人很難理解的紅火蟻基因工程,仍掩不住眉宇間的欣喜。但他也坦承:「科學沒有僥倖,也沒有捷徑。」科學用實驗來驗證想法的正確性,最常遇到的困難,就是不斷地歷經失敗,「所以科學家的心臟要很強,不然很容易被無盡的失敗給擊垮。」

他聊到以前在史丹佛,有位教授曾告訴他,「在科學實驗當中有任何一點小小的成功,都要感到開心,因為這很難得。」像原本設想兩三個月實驗可驗證的觀點,有時候花了五六年卻依然沒有結果,「所以我也常會引用這位教授的話,鼓勵其他感到挫敗的組員,不忘找回科學的初心。」

不過有趣的是,科學雖然沒有僥倖,卻有運氣好壞之分,他以棒球賽為例,「打擊或上壘才有機會得分,但上壘的機率其實不高,更遑論還要得分,只有少數成功,大部分是失敗,我個人覺得科學也是這個樣子的。」

或許科學家口中的運氣,指的並不是憑空掉下來,而是要比常人花更多時間、付出更多努力,累積足夠實力後,才得以召來那麼一絲絲好運吧!

作者/左恒悌

字耕農

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