近日，浙江大學(xué)生命演化研究中心張國(guó)捷教授與中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所劉薇薇副研究員等，歷經(jīng)數(shù)年開展全球合作研究，對(duì)163種螞蟻基因組進(jìn)行比較分析，在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）上發(fā)表重磅研究，揭示了螞蟻適應(yīng)性輻射與社會(huì)性演化的遺傳基礎(chǔ)。

那么，螞蟻究竟是如何演化成地球上最龐大的社會(huì)系統(tǒng)之一的呢？

以下內(nèi)容節(jié)選自《探秘螞蟻帝國(guó)：微小征服者的奇妙世界》，較原文有刪節(jié)修改。

《探秘螞蟻帝國(guó)：微小征服者的奇妙世界》， [德] 蘇珊·福伊齊克、 [德] 奧拉夫·弗里切 著，陳志林、郭彬彬、冉浩 譯，江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社2025年5月出版

螞蟻社會(huì)有著嚴(yán)格的等級(jí)制度，一般由蟻后、工蟻和雄蟻等不同品級(jí)構(gòu)成。蟻后處于等級(jí)制度的頂端，一個(gè)蟻群中蟻后的數(shù)量是一只還是幾只，取決于具體的物種。蟻后的臣民主要是工蟻，相比之下，蟻群中雄蟻的數(shù)量極少。接下來，我們先談?wù)劰は?，以及雄蟻和工蟻之間微小卻明確的差異是如何形成的。

變色弓背蟻帶翅的蟻后 (右上)、雄蟻 (左上) 和工蟻 (下)

在人類認(rèn)知中，個(gè)體的性別通常由染色體決定：帶有兩條X染色體的受精卵會(huì)發(fā)育成女孩，帶有一條X染色體和一條Y染色體的受精卵會(huì)發(fā)育成男孩。這種機(jī)制在人類中極為普遍，以至于我們以為所有動(dòng)物都是如此。但大自然的多樣性遠(yuǎn)超想象。比如鱷類，它們的性別由孵化時(shí)的溫度決定：孵化溫度低于30℃，卵會(huì)發(fā)育成雌性；高于34℃，卵會(huì)發(fā)育成雄性；介于兩者之間的溫度，則會(huì)孵化出兩種性別，性別比例隨溫度變化。像迪士尼動(dòng)畫電影《海底總動(dòng)員》里的小丑魚尼莫，性別完全取決于年齡：所有小丑魚一開始都是雄性，成熟后，若群體中占主導(dǎo)地位的雌性死亡，它們能在一周內(nèi)改變自己的性別。主要分布在熱帶地區(qū)的紫紅短須螨，其性別決定方式更離奇：受一種細(xì)菌影響，雄性在發(fā)育過程中會(huì)改變性別，所以這種螨的種群中幾乎都是雌性。

螞蟻的性別并非由染色體決定，而是取決于卵是否受精。受精卵會(huì)發(fā)育成雌蟻，未受精卵則發(fā)育成雄蟻。這看似簡(jiǎn)單，然而仔細(xì)觀察蟻群內(nèi)部關(guān)系，就會(huì)發(fā)現(xiàn)情況相當(dāng)復(fù)雜。我們發(fā)現(xiàn)，雌蟻與其“姐妹”的親緣關(guān)系比它們與自己的子女或母親（蟻后）的親緣關(guān)系更密切。相比之下，鱷類、小丑魚、紫紅短須螨和人類在兄弟姐妹、孩子和父母之間的親緣關(guān)系程度是相同的。蟻群中這種奇特的親緣關(guān)系解釋了它們諸多不可思議的異常行為。比如，大多數(shù)雌蟻不生育后代，而是把繁殖任務(wù)交給蟻后。

沒錯(cuò)，在螞蟻的世界里，只有蟻后有交配的權(quán)利，而且通常只交配一次。在持續(xù)幾個(gè)小時(shí)的婚飛中，蟻后一般只與一只雄蟻交配，極少數(shù)情況下會(huì)與幾只雄蟻交配，并在此過程中盡力收集一生產(chǎn)卵所需的所有精子。它把精子保存在卵巢之間的特殊儲(chǔ)精囊里，精子能奇跡般地存活多年（蟻后能活到30歲左右）。借助這些儲(chǔ)備的精子，蟻后幾乎能讓產(chǎn)下的每個(gè)卵都受精。由于受精卵只會(huì)發(fā)育成雌蟻，所以蟻群幾乎全是雌蟻，包括雌性繁殖蟻和工蟻，所有工蟻都是姐妹關(guān)系。然而，蟻群人手不足，姐妹們只能自行管理生活。它們把蟻后剛產(chǎn)下的卵搬到育兒室悉心照料，喂養(yǎng)幼蟲以保證其穩(wěn)定生長(zhǎng)，保持后代清潔并使其遠(yuǎn)離病原體，翻修巢穴，必要時(shí)還會(huì)新建巢穴，為每個(gè)成員準(zhǔn)備食物并按嚴(yán)格卻不公平的制度分配，保衛(wèi)蟻群抵御各種攻擊，必要時(shí)不惜犧牲自己?？傊?，姐妹們承擔(dān)了所有工作，所以我們通常稱它們?yōu)楣は仭?/p>

一只剛羽化的長(zhǎng)刺切胸蟻的工蟻 (左) 正在幫助蟻后 (右) 照顧幼蟲和蛹

直到現(xiàn)在，每只工蟻都擁有與蟻后相同的基因，但很多基因?qū)は亖碚f已不再需要，變得不活躍。例如，工蟻不需要翅膀，因?yàn)樗挥秒x開巢穴尋找配偶，所以在工蟻的一生中，翅膀基因會(huì)一直處于不活躍狀態(tài)，盡管它們潛伏在工蟻的每個(gè)細(xì)胞中。相比之下，負(fù)責(zé)照料幼蟲的基因必須比獨(dú)居昆蟲更早啟動(dòng)，因?yàn)楠?dú)居昆蟲通常先尋找食物，然后才會(huì)產(chǎn)卵并照顧后代。大量的基因開關(guān)需要被翻轉(zhuǎn)或調(diào)整。大自然經(jīng)過數(shù)千萬年的試驗(yàn)，淘汰錯(cuò)誤嘗試，發(fā)展和保留成功嘗試，至少在一億年前，第一批我們?nèi)缃袼J(rèn)識(shí)的螞蟻在恐龍的腳趾間爬行。在此期間，又演化出超過16000種具有不同特征的螞蟻物種。

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