蚂蚁在地球上生存繁衍的时间已经超过了1.4亿年,这个看似微不足道的物种之所以能生生不息,主要归功于强大的蚁群。近年来,基因组学研究不断帮助我们更深入地了解蚂蚁,比如此前研究发现蚂蚁大脑天生根据其工种而产生特异性,还有最近研究发现的“超基因”——能让勤劳的蚂蚁直接“躺平”。

2022年6月,深圳华大生命科学研究院等科研团队首次应用单细胞测序技术,分析了法老蚁四种不同品级的大脑,并构建了覆盖法老蚁社会中全部成体形态的大脑细胞图谱。

该研究发现,在整体层面,工蚁、雄蚁、处女繁殖蚁和蚁后这四种不同品级的蚂蚁,其大脑有不同方向和程度的特异化,彼此之间又功能互补,这使得蚁群成为一个真正意义上的“超个体”,能够同时行使生殖、育幼、觅食、防御等全面的功能。

然而,蚁群的秩序有时也会被打破。

今年 2 月,在一项由洛克菲勒大学主导发表的研究中,科学家们发现了一种在单代毕氏卵角蚁之间快速变异的“超基因”,能够将勤勤恳恳的蚂蚁转变为好吃懒做的“冒牌蚁后”。这种蚂蚁的蚁群中原本没有蚁后,这些变异的“冒牌蚁后”混迹在蚁群中,不为蚁群执行任何任务,却可以享受蚁群的资源,它们的后代也不再是工蚁,而成为了与它们一样的“蚁群寄生虫”。

以上两项研究都揭示出,基因是蚂蚁这个“超个体”背后极为重要的要素。

那么,基因到底是如何影响蚂蚁的呢?让我们用人类社会来做一个有趣的比较吧。

人类通常需要经过基础教育、专业教育和不同工作的培训后,才能在不同的岗位上发挥作用,而蚂蚁却天生就注定在其群体中扮演某个角色。华大主导的法老蚁研究发现,蚁群内部不同工种的蚂蚁有着截然不同的大脑结构和细胞组成,就像是为了完成特定的工作,蚂蚁们生来就已经被定制了大脑。

在人类社会,往往个人需要付出很多努力才能获得群体中更多的资源。而洛克菲勒大学的研究发现,普通的蚂蚁只需要一个“超基因”的突变就可以成为养尊处优的“女王”,甚至这个“王位”还能遗传。

另外,两项研究也都展现出了组学技术在研究和理解蚂蚁这种社会性昆虫上的关键作用。在“冒牌蚁后”的研究中,研究人员通过分析和比较突变体的基因组,发现了普通蚂蚁和变异蚂蚁的不同之处。而华大的研究人员则基于单细胞测序技术,分析了900多个来自4种不同品级的法老蚁的大脑并构建出细胞图谱,从而揭示了蚂蚁伴随着社会分工而出现的脑部特异化现象。

蚂蚁这个卓越的“超个体”为我们提供了一个独特的视角,即使个体十分渺小,它们却能在漫长的1.4亿年中傲行于天地之间。通过探索蚂蚁独特的社会分工制度及其背后遗传与变异的机制,科学家们可以更深入地探索蚂蚁这个“超个体”的生存方式,并加深对生命演化的了解。

未来,期待科学家们继续挖掘更多关于蚂蚁以及其他生物的奥秘,为生物科学领域带来更多突破和启示。

参考内容:https://www.nytimes.com/2023/03/03/science/queen-ant-impostors.html