蚂蚁社会性演化之谜被揭示

由我国科学家领衔的中外联合研究项目，通过探索蚂蚁的演化历史和社会系统演化机制，揭示了蚂蚁如何从独居物种逐步演化成具有不同社会形态结构、拥有1.5万多个物种的庞大生物类群，并解析了推动蚂蚁社会分工和组织结构演化的关键基因。相关成果16日发表在国际学术期刊《细胞》上。

蚂蚁是生活中最常见的昆虫之一，植被上、岩石下、土壤中，它们分布在除南极洲外的几乎所有陆地生态环境中，对生态系统发挥着重要的塑造作用。“蚂蚁社会存在两个最基本的品级——生殖品级和劳力品级。其中，生殖品级在交配前具有翅膀，可以婚飞，具有繁殖能力；处于劳力品级的工蚁虽然都是雌性，却往往没有繁殖能力，在某种意义上是中性的。”论文共同第一作者、浙江大学生命演化研究中心博士后丁果介绍，生殖分工构成蚂蚁社会的基础，并推动蚂蚁社会性的演化。

在1.57亿年的演化过程中，蚂蚁产生一系列行为性状和生理特征，如标记觅食路径、个体之间的交哺等，还产生多种非凡的生存策略，如种植真菌、放牧蚜虫、社会性寄生等。论文共同作者、浙江大学生命演化研究中心客座学者冉浩认为，上述性状在不同的蚂蚁物种中彼此关联或相互排斥，形成模块化的动态组合系统，以适应不同的环境需求，并催生出复杂度各异的蚂蚁社会组织形式——“换句话说，社会性特征之间的协同演化，导致蚂蚁社会结构的多样性”。

与此同时，基因层面承受的选择压力也会随之发生变化。“一些基因被‘强化’以适应新功能，另一些基因则被‘放松’以简化不必要的性状，体现出不同性状间共享的基因调控基础。”论文共同通信作者、中国科学院昆明动物研究所副研究员刘薇薇指出。

通过比较不同蚂蚁物种的社会性状及其基因组，该项目研究阐明了社会组织形式的变化是蚂蚁出现辐射性物种爆发和非凡环境适应力的重要推动力——该过程中，一些关键基因在自然选择作用下的改变，重塑了社会分工和社会组织复杂度，促进不同蚂蚁之间社会结构上的巨大差异。对此，项目发起人、浙江大学生命演化研究中心教授张国捷总结道:“上述研究表明，表型性状并非独立演化，而是在基因网络模块重塑的过程中，不同表型性状相互关联、协同演化，最终促进蚂蚁物种和社会性状的多样化。”