克隆突襲蟻的混合群體，包含類(lèi)似蟻后的生物生螞突變體，具有退化的學(xué)闡翅膀或翼根。年長(zhǎng)的明群工蟻是深棕色的，而淺色的居寄進(jìn)化工蟻才出生幾天。Credit: Daniel Kronauer
（神秘的當(dāng)代地球uux.cn）據(jù)美國(guó)物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Rockefeller University）：眾所周知，螞蟻是生物生螞勤奮的工作者，不知疲倦地完成分配給它們的學(xué)闡任務(wù)——覓食、哺育幼蟲(chóng)、明群挖掘隧道、居寄進(jìn)化整理巢穴。當(dāng)代但事實(shí)上，生物生螞有些人完全是學(xué)闡游手好閑。這些稀有物種被稱(chēng)為無(wú)工蜂的明群社會(huì)寄生蟲(chóng)，它們只作為蟻后存在，居寄進(jìn)化沒(méi)有工蜂照顧它們，它們就會(huì)死去。為了生存，寄生螞蟻會(huì)潛入一個(gè)由親緣關(guān)系很近的螞蟻組成的群體，在那里，只要它們保持相對(duì)較低的數(shù)量，它們和它們的后代就會(huì)成為群體中的休閑階層。
長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為這些懶惰的昆蟲(chóng)可能是在孤立的環(huán)境中，通過(guò)一系列的突變，一個(gè)接一個(gè)地進(jìn)化出了它們的女王特征。現(xiàn)在，洛克菲勒大學(xué)社會(huì)進(jìn)化和行為實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家和他們?cè)诠鸫髮W(xué)的合作者有了一個(gè)新理論。正如他們?cè)凇懂?dāng)代生物學(xué)》上報(bào)道的那樣，他們發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似蟻后的突變體——寄生螞蟻，它們自發(fā)地出現(xiàn)在克隆襲擊螞蟻的群體中，這些螞蟻通常沒(méi)有蟻后。
“這種突變體就像其他寄生物種的前身，”該研究的主要作者Waring Trible說(shuō)。"這是一種理解螞蟻如何進(jìn)化成為社會(huì)寄生蟲(chóng)的新方法."
深入研究這些獨(dú)特螞蟻的遺傳學(xué)可能是更好地理解種姓分化背后的分子機(jī)制的一種方式，或者一只螞蟻如何發(fā)展成為工蟻或蟻后，這些仍然是未知的。它也有助于闡明一般生物的生物發(fā)展。
藏在顯眼的地方
在15，000多種被確認(rèn)的螞蟻物種中，有數(shù)百種被認(rèn)為是社會(huì)寄生蟲(chóng)。寄生螞蟻出生在宿主群體內(nèi)，會(huì)離開(kāi)群體，使用性信息素吸引另一個(gè)群體的雄性與之交配，一旦懷孕，就會(huì)滲透到原來(lái)的群體或在附近找到另一個(gè)群體。
她經(jīng)常用詭計(jì)來(lái)躲過(guò)殖民地守衛(wèi)。例如，洗頭蟻會(huì)在蟻巢入口外抓幾只螞蟻，舔舐它們以獲得蟻群標(biāo)志性的化學(xué)氣味，然后舔舐全身以將其轉(zhuǎn)移到自己的身體上。在化學(xué)物質(zhì)的掩蓋下，她可以溜進(jìn)去度過(guò)她的一生，并繁殖新的蟻后和在群體外交配的雄蟻。雄性死去，蟻后又開(kāi)始新的一輪。
由于它們的獨(dú)特性，自查爾斯·達(dá)爾文以來(lái)，生物學(xué)家們對(duì)它們進(jìn)行了廣泛的研究，但在它們進(jìn)化的主流理論中仍有一個(gè)癥結(jié)，洛克菲勒大學(xué)斯坦利·s和悉尼·r·舒曼副教授兼實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人丹尼爾·克羅納爾說(shuō)。
它們與宿主關(guān)系密切，但如果它們必須隨著時(shí)間的推移獲得這些寄生特征，它們就需要在繁殖過(guò)程中被隔離，否則與宿主雜交會(huì)洗掉它們獨(dú)特的特征。但是沒(méi)有人在野外發(fā)現(xiàn)中間進(jìn)化的螞蟻——它們有一些社會(huì)寄生蟲(chóng)的特征，但沒(méi)有其他的，Kronauer說(shuō)。
當(dāng)類(lèi)似蟻后的螞蟻在2015年突然出現(xiàn)在克隆襲擊者螞蟻中時(shí)，正在研究種姓分化背后的遺傳機(jī)制的特里布爾注意到了這一點(diǎn)。由于克隆突襲蟻通常沒(méi)有蟻后，并且無(wú)性繁殖，蟻后樣的突變體脫穎而出:它們生來(lái)就有翅膀、更大的眼睛和卵巢，成年后對(duì)勞動(dòng)表現(xiàn)出普遍的冷漠。
但事實(shí)證明它們并不新鮮——它們已經(jīng)在密集的群體中隱藏了多年，這些群體的數(shù)量掩蓋了它們的存在?；蚍治鲲@示，它們已經(jīng)變異，存在于首次發(fā)現(xiàn)它們的蟻群中——這是一個(gè)由其他正常螞蟻組成的群體，克羅瑙爾于2008年在日本沖繩收集了這些螞蟻，它們?nèi)匀簧钤趯?shí)驗(yàn)室中。這是一個(gè)線(xiàn)索，寄生蟲(chóng)螞蟻入侵的典型故事可能需要重新思考。
研究人員隨后進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)和基因分析。第一批實(shí)驗(yàn)之一是將它們分離出來(lái)，看看這種表型是否可以遺傳。因?yàn)榭寺∫u擊者螞蟻無(wú)性繁殖，他們不必?fù)?dān)心與其他螞蟻雜交。
女王的突變體產(chǎn)卵，發(fā)育成自己的副本?！拔覀冎牢覀冇泻芸岬臇|西，”克羅納爾說(shuō)。
他們還測(cè)試了行為。完全由類(lèi)似蟻后的突變體組成的覓食團(tuán)隊(duì)的規(guī)模只有工蟻的一半，而且它們也不太可能試圖招募其他螞蟻來(lái)尋找食物。這些行為是工蟻的勤奮和蟻后的依賴(lài)之間的一種中介，并允許變異螞蟻避免離開(kāi)安全的蟻群所固有的危險(xiǎn)。
盡管產(chǎn)卵量是宿主的兩倍，但螞蟻會(huì)自我調(diào)節(jié)自己的數(shù)量。只要它們的數(shù)量保持在宿主人口的25%以下，它們就做得很好。超過(guò)這個(gè)數(shù)，他們就有麻煩了。當(dāng)蟻后從蛹中出來(lái)時(shí)，它們需要工蟻的幫助來(lái)釋放它們的翅膀，如果工蟻需要照顧的蟻后太多，它們就會(huì)被蛹皮纏住而死去。
“它們似乎有能力調(diào)節(jié)自己的繁殖，這樣它們就不會(huì)讓它們的宿主群體滅絕，這對(duì)寄生蟲(chóng)來(lái)說(shuō)是一件非常聰明的事情，”特里布爾說(shuō)，他曾是克羅納爾實(shí)驗(yàn)室的成員，現(xiàn)在在哈佛大學(xué)經(jīng)營(yíng)自己的實(shí)驗(yàn)室，研究這些和其他突變體。"這為這些突變體提供了長(zhǎng)時(shí)間生存的能力."
荷爾蒙的影響
全基因組測(cè)序顯示，寄生蟻后在13號(hào)染色體上有一個(gè)突變，這在結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于其他螞蟻中調(diào)節(jié)群體社會(huì)結(jié)構(gòu)的染色體。這種突變?nèi)旧w似乎包含一個(gè)“超基因”，即一組共同作用產(chǎn)生表型的基因。在這種情況下，超基因包含200多個(gè)單獨(dú)的基因，其中不成比例的數(shù)量有助于激素的代謝。
這些基因包括編碼細(xì)胞色素p450酶的基因，這些酶是螞蟻和人類(lèi)合成激素所必需的，并可能在這些極不尋常的突變體的產(chǎn)生中發(fā)揮作用。(這個(gè)酶家族可能是任何被警告在服用某些藥物時(shí)不要喝葡萄柚汁的人所熟悉的，因?yàn)槠咸谚种种屏嗣笇?duì)藥物的解毒作用。)
Kronauer說(shuō)，似乎有了這個(gè)單一的突變，“它們的形態(tài)，更高的產(chǎn)卵量，行為——都可以在一個(gè)單一的突變步驟中改變”。
如果是這樣的話(huà)，特里布爾說(shuō)，“這將是一種方式，它實(shí)際上有可能從一個(gè)正常的螞蟻?zhàn)兂梢粋€(gè)單一物種的寄生蟲(chóng)?！?br>這種觀點(diǎn)——一個(gè)物種中可能出現(xiàn)兩種截然不同的動(dòng)物——觸及了螞蟻種姓之謎的核心。因?yàn)闆](méi)有工蟻的社會(huì)寄生蟲(chóng)來(lái)自一種影響螞蟻種姓發(fā)展的非常特殊的突變類(lèi)型，研究蟻后樣突變體有可能揭示仍然未知的分子機(jī)制，這些機(jī)制使螞蟻幼蟲(chóng)發(fā)展出獨(dú)特的種姓形態(tài)?！八鼮檠芯克鼈兊倪M(jìn)化提供了一個(gè)非常全面的框架，”克羅納爾說(shuō)。
尺寸很重要
特里布爾說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)還可能導(dǎo)致對(duì)包括人類(lèi)在內(nèi)的所有動(dòng)物中發(fā)生的被稱(chēng)為異速生長(zhǎng)的重要發(fā)育過(guò)程的進(jìn)一步研究。異速生長(zhǎng)使生物體的組織與其身體大小成比例。
特里布爾說(shuō)，其機(jī)制尚不清楚，但理解它們可能與人類(lèi)生物學(xué)的許多方面有關(guān)，包括疾病?；蛟S類(lèi)女王變種人可以提供一種新的研究途徑?！拔覀儧](méi)有果蠅、老鼠或人類(lèi)遺傳疾病突變的好例子，以如此戲劇性的方式打破異速生長(zhǎng)的標(biāo)度，”他說(shuō)。
“我們認(rèn)為這種女王般的突變體將成為理解種姓發(fā)展的有力工具，而種姓發(fā)展反過(guò)來(lái)又是研究這些關(guān)于異速生長(zhǎng)如何工作的更大問(wèn)題的理想模型?！?

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