紅火蟻的系統(tǒng)是已知的最復(fù)雜的多組分化學(xué)蹤跡系統(tǒng)。當一個族群與杜氏腺完全提取物接觸時,工蟻的反應(yīng)方式有三種:它們被吸引到嗅跡處,受到嗅跡的刺激,和沿著嗅跡走出巢穴。根據(jù)這個發(fā)現(xiàn)(即確定了一種螞蟻信息素的腺體來源),人們進行了進一步的研究。事實表明要鑒定這種化學(xué)物質(zhì)的準確結(jié)構(gòu)是極其困難的,第一次這樣的努力以失敗告終。接下來,在一次對信息素化學(xué)的經(jīng)典研究中,羅伯特·K·范德·梅爾(Robert K.Vander Meer)和他的同事證明了杜氏腺的結(jié)構(gòu)實際上是信息素的混合體,各種信息素的效應(yīng)是相互依存的。嗅跡中起招募作用的主要成分被證實為Z,E　法呢烯(金合歡烯)。但是這種物質(zhì)以純態(tài)存在時不如在完整的杜氏腺提取物中活潑,除非它與兩個存在于杜氏腺中的乙基二甲基十二碳四烯(homofarnesene)增效劑結(jié)合到一起。奇怪的是,增效劑自身是沒有活性的,除非受到同一腺體中另一個尚未鑒定的物質(zhì)的刺激而引發(fā)活性。

不同的物種之間,每只工蟻攜帶的蹤跡信息素的量有很大的不同,但是總體上,毫無疑問,都是微量的:弓背蟻為2~10納克,Atta屬和Acromyrmex屬切葉蟻為0.3~3.3納克,小紅蟻(Myrmica rubra)大約為6納克,棱胸切葉蟻屬(Pristomyrmex)只能檢測出皮克的量來。

甚至這樣的對人類來說如果不借助微量分析儀器根本無法檢測的痕量,也足夠用來在螞蟻中間傳遞完整的信息。在詹姆斯·H·唐林生(James H.Tumlinson)及其同事的開創(chuàng)性的工作中,鑒定出Atta texana切葉蟻的嗅跡物質(zhì)為甲基4甲基吡咯2羧酸鹽。他們計算出,在一個單一的族群中,1毫克這種物質(zhì),如果按照最大功效鋪開的話,足夠引領(lǐng)一只Atta切葉蟻的工蟻作三次世界環(huán)游。甚至更令人驚奇的是隨后的發(fā)現(xiàn),即1毫克的Atta vollenweideri切草蟻的嗅跡物質(zhì),足夠引導(dǎo)其工蟻環(huán)游地球60次,至少在實驗室測試的半數(shù)工蟻的響應(yīng)閾值水平上是如此。即便這樣,在假設(shè)的漫長的行程中,還有足夠多的分子可以引導(dǎo)它們:一毫克的物質(zhì)散布在環(huán)繞地球的帶狀蹤跡中,相當于每米的蹤跡中包含20億個分子。

信息素的設(shè)計和功效

我們現(xiàn)在來討論化學(xué)信號的性質(zhì),生物學(xué)家借助于理論和實驗手段已經(jīng)對這一問題作出了解答。在理解構(gòu)成信號的分子云的設(shè)計特征以及組成云團的分子的大小和結(jié)構(gòu)方面已經(jīng)取得了相當大的進展。設(shè)計的理論是建立在活性空間(active space)這一概念之上的。所謂活性空間就是一個區(qū)域,在這個區(qū)域中,一種信息素或者任何其他的生物活性化學(xué)物質(zhì)的濃度達到或超過了閾值濃度。因此活性空間就是信號本身。