米兰官网-延续1亿年的“文明基因”，解码小蚂蚁的“大智慧”—新闻—科学网

顺手于路边花坛“扒拉”两下，咱们十有八九可以撞见几只蚂蚁。事实上，作为最多见的虫豸，蚂蚁家族有跨越1.5万个现生物种，广泛漫衍于除了极地以外的所有陆地生态体系中。假如把全世界蚂蚁都集中于一路，它们的总重量会跨越地球上所有野生鸟类及哺乳动物的总及。

蚂蚁看似微小，倒是实打实的“保存巨匠”，有着过人的社会协作能力与构造聪明。比拟在人类不足十万年的文明，蚂蚁早于至少1亿年前的白垩纪期间就已经经形成为了繁杂的社会构造。

蚂蚁为何于演化上会云云乐成？蚂蚁的社会构造又是怎样演化形成的？

6月16日，由中国科学家领衔的研究团队于《细胞》发表论文，正式展现了蚂蚁的演化汗青及蚂蚁社会体系的演化机制，并体系解析了鞭策蚂蚁社会举动、社会分工、社会构造布局演化的要害基因。

“谜底正于是以而变患上越发清楚。”论文通信作者、浙江年夜学生命演化研究中央传授张国捷告诉《中国科学报》。

从“一夫一妻”走向繁杂化

“高度的社会化是蚂蚁乐成的主要倚仗。”据张国捷先容，蚂蚁物种演化出了从简朴到高度繁杂的社会构造情势，而且于社会举动方式具备很是多的多样化，这使它们能盘踞差别的生态位。

于最基础的蚂蚁社会中，存于孳生等第与劳力等第两年夜基本阶级。孳生等第分为雌性及雄性，交配后雄蚁灭亡，雌蚁地下筑巢，成为产卵繁衍的蚁后。属在劳力等第的工蚁由蚁后所生，虽同为雌性，但掉去或者被按捺孳生能力，于功效上趋在“中性”，专司寻食、育幼等劳动使命。

这套基础社会架构于差别蚂蚁物种中还有衍生出了千变万化的形态，有些物种维持单蚁后巢穴，另外一些则答应多蚁后共存；更有甚者，于某些特化物种中，蚁后等第彻底消散，转而由工蚁经由过程无性孳生以延续种群。

与如今的繁杂环境差别，蚂蚁的先人遵照着近似“一夫一妻”的孳生模式。按照汉密尔顿的亲缘选择理论推测，最原始的蚂蚁社会极可能是“单配制”的，一只雌蚁与一只雄蚁会形成不变的配头瓜葛，配合繁衍儿女。

“单配制包管了所有巢穴成员具备更高的亲缘瓜葛。”论文配合第一作者，浙江年夜学生命演化研究中央的博士后丁果注释道，假如有的个别不孳生，而是去赐顾帮衬及本身有血缘瓜葛的兄弟姐妹，基因仍旧可以向下遗传。

他暗示：“这为呈现不变的生殖分工奠基了基础，从而促进了蚂蚁从茕居物种演化成社会性群体物种呈现。”

分工严酷的蚂蚁“帝国”

于蚂蚁“帝国”，严酷的分工确保了整个群体的高效运作与保存繁衍。知其然还有要知其以是然，研究职员将眼光转向其暗地里精妙的遗传机制时，发明这类生殖分工并不是偶尔形成，而是漫长天然选择与演化塑造的成果。

“于三木SEO-基因组层面上，咱们不雅察到蚂蚁基因组于演化历程中频仍发生染色体重排征象，但此中有约莫970个基因簇于已往1.57亿年里于跨越80%蚂蚁物种连结着不变的共线性，基本变化不年夜。”据论文配合通信作者、中国科学院昆明动物研究所副研究员的刘薇薇先容，这些基因簇具备协同表达模式，部门基因存于等第间差异表达，提醒其可能介入调控发育及代谢等基础生命历程，并于社会举动及构造布局的演化中阐扬主要作用。。

跟着蚁后与工蚁之间生殖分工的逐渐演化，工蚁群体内部也进一步分解出多种更为过细的亚等第，甚至部门物种特化出了体型相对于重大的兵蚁。例如，于切叶蚁亚科的龟蚁属中，兵蚁的头部恰似一个“扁平圆盘”，于碰到外敌入侵时，它们可以像盾牌同样堵住巢穴进口，而工蚁头部较小，重要卖力寻食及巢内维护。

刘薇薇暗示，蚂蚁社会繁杂度连续进级的焦点驱动力于在群体范围的扩张。“跟着蚁巢范围的扩展，工蚁会逐渐分解出更多的亚等第，孕育发生更邃密的劳动分工。”

那末，于基因上等第的细化是怎样发生的呢？论文配合作者、浙江年夜学生命演化研究中央客座学者冉浩注释，要害调治通路上的要害基因表达差异是等第与亚等第形成的基础，而与保幼激素调控和脑发育相干基因的表达量差异，为这一演化历程提供了份子层面的左证。

“好比说，咱们发明胶质细胞缺掉基因（gcm）于多个物种中出现出小型工蚁比年夜型工蚁的年夜脑中有更高的表达量。作为一个及年夜脑胶质细胞发生相干的转录因子，gcm基因可促成神经胶质功效的分解，进而于差别工蚁亚等第中孕育发生特化的举动。”论文配合第一作者、南盛大学青年西席熊子军博士增补说。

普通蚂蚁也有特殊的保存计谋

于1.57亿年的演化历程中，不止形成生殖分工及亚等第，蚂蚁还有孕育发生了一系列社会性特性：有的会莳植真菌看成“庄稼”，有的像牧平易近同样放牧蚜虫获取“奶源”，或者是构造“部队”劫夺其他蚁群，甚至玩转“社会性寄生”，巧妙地使用别种蚂蚁为本身扶养儿女……这些特性相互互相连锁或者排斥，形成为了模块化的动态组合体系，催生了构造繁杂度各别的蚂蚁社会构造情势。

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研究职员周全解析了这些特性的演化纪律及差别特性间的彼此瓜葛，并找出暗地里的基因调控基础。“咱们发明，差别特性之间呈现了协同演化瓜葛，如蚂蚁放牧蚜虫得到养分回报的共生征象往往陪同着群体循迹寻食、年夜巢穴及多蚁后等性状的呈现，这些性状的彼此联系关系协同又进一步增长了群体的社会构造繁杂度。”张国捷说。

他暗示，当蚂蚁的社会性状发生协同演化时，基因所蒙受的选择压力也会响应变化，一些基因被“强化”以顺应新功效，另外一些则被“放松”甚至退化。这类调控模块选择压力的动态变化，鞭策了差别蚂蚁物种之间社会构造布局的多样性演化。

“蚂蚁社会的演化过程可谓天然界的古迹。”张国捷感触道，天然选择于基因、性状、个别、群体层面同时阐扬作用，这类多条理的演化机制不仅帮忙咱们理解蚂蚁自身的社会布局蜕变，也为研究其他社会性动物的演化提供了主要的理论框架。

与此同时，蚂蚁社会特性的形成与演化，还有触及到多个焦点调控收集被不停重塑及整合的成果，这类“旧基因，新功效”的计谋，“提醒了生命演化的简约之美”。

相干论文信息：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.05.030