切叶蚁具有坚如磐石的水晶盔甲，在昆虫中从未见过

切叶蚁的名字以其艰巨的技艺而得名：它们使树叶剁碎，并携带笨拙的碎片，如绿旗，其大小是其大小的数倍，且与殖民地的距离很长。他们在那里咀嚼叶子来喂养地下真菌农场。一路走来，昆虫冒着各种各样的掠食者，并定期与其他蚂蚁交战。

一项新的研究表明，中美洲一种切叶蚁物种具有覆盖其外骨骼的天然盔甲。这种类似盾牌的涂层由方解石和高镁含量的方解石制成，这种类型仅在其他生物结构中才能发现：海胆牙齿，可以研磨石灰石。

许多动物的骨骼和牙齿都含有钙质矿物质，甲壳类动物（例如蟹和龙虾）具有矿化的贝壳和其他身体部位。但在此发现之前，在任何成虫中均未发现方解石类型。

在切叶蚁中，这种涂层是由成千上万的微小的板状晶体组成的，这些晶体会硬化外骨骼。根据11月24日在《自然通讯》上发表的一篇论文，这种“装甲”有助于防止昆虫在与其他蚂蚁的战斗中失去四肢，并避免真菌感染。

由于蚂蚁是众所周知的，这一发现尤其令人惊讶。研究合著者，威斯康星大学麦迪逊分校的进化生物学家卡梅隆·柯里（Cameron Currie）说：“关于切叶蚁的论文有成千上万篇。”

他说：“我们很高兴能发现[这]是自然界中研究最深入的昆虫之一。”

尽管本文只研究了一个物种，但Acromyrmex echinatior，Currie及其同事怀疑其他相关的蚂蚁也具有生物矿物质。

在人类或其直接祖先进化之前，大约六千万年前，切叶蚁发明了自己的农业形式。这些地下真菌农场是共生关系的结果，这种共生关系为蚂蚁的幼虫提供食物并保护了真菌，并且每个蚂蚁物种都有自己的真菌物种。

包括研究中的蚂蚁在内的近50种切叶蚁中的一些也带有共生细菌，可防止其花园被其他有害真菌感染。这种微生物使年轻工人蒙上一层大衣。当它们在真菌园中蜿蜒时，细菌会分泌杀死入侵真菌的化学物质。

李洪杰以前是Currie实验室的博士后研究员，现在是中国宁波大学的研究员。他开始研究这些细菌，并很快被覆盖在蚂蚁外骨骼上的奇怪的微小晶体所吸引。他说服地质学家帮助他研究类矿物材料，使用多种类型的成像技术（包括电子显微镜）来表征其成分。

当李在2018年一个秋天的早晨得到结果时，显示蚂蚁被一种以前从未在任何昆虫中发现过的生物矿物质所覆盖，他欣喜若狂。

“蚂蚁上有石头，”李说。 “我找到了岩蚁！”

李说，蚂蚁的装甲与矿物白云石的成分非常相似，只是硬度稍高。

像所有昆虫一样，蚂蚁的外骨骼由几丁质制成，坚韧而灵活。为了了解这一额外的生物矿物质层是否起到了额外的保护作用，Li和同事首先在实验室中饲养了有和没有生物矿物质层的蚂蚁。 （如果在一定条件下将蚂蚁从p中分离出来并繁殖，则它们不会形成外壳。）然后，他们进行了几次测试。

李说，其中一项实验涉及在“蚂蚁大战”中将这些蚂蚁与稍大但关系密切的物种进行抗性配对。在一个小时的战斗中，“岩蚁”的身体部位损失是没有矿物涂层的人的三倍。

接下来，研究人员将昆虫暴露于一种可以感染蚂蚁的致病真菌中，该真菌与引起“类僵尸”行为的真菌种类有关。六天后，所有不含矿物质的蚂蚁都死亡了。但是只有一半的装甲亲属屈服了。

另一个实验表明，这些蚂蚁含有生物矿物质时，其外骨骼的硬度是不含蚂蚁时的两倍。

随着蚂蚁变老，矿物涂层也会膨胀。年轻的蚂蚁倾向于真菌的花园，不会受到其他蚂蚁或掠食者攻击的高风险，因此几乎不需要。李说，当他们开始在真菌园以外的世界觅食时，它们的涂层比幼小的时候要厚。

伊利诺伊大学的昆虫学家安德鲁·苏亚雷斯（Andrew Suarez）表示，看到这种矿物质存在于外骨骼中尤其令人兴奋，因为以前人们在更孤立的特殊结构（例如牙齿）中发现了类似的矿物质。

未参与这项研究的苏亚雷斯说：“这就像是用搪瓷的[微小晶体]覆盖您的身体一样。”

哈佛大学生物矿物学专家安德鲁·克诺尔（Andrew Knoll）说：“我喜欢这篇论文，因为它记录了一些新的东西-昆虫中的生物矿物质骨骼。”

“许多节肢动物都在制造钙碳外骨骼，包括……螃蟹和龙虾以及已灭绝的三叶虫，但将其扩展到完全陆生昆虫确实令人感兴趣，”

科学家们还说，这些类型的生物矿物晶体将来可能会在制造中得到应用，例如在涂层或纳米晶体中，它们可以增加强度或防止各种材料的腐蚀。

科学家们说，目前，关键是要了解这些矿物质在蚂蚁自身中的作用，并查看那里是否还有其他尚未发现的装甲和生物矿物质。

柯里说，可能有。 “如果您不了解该物种中的生物矿物质，那么这对未接受或很少进行研究的99.9％的昆虫有何影响？”