“蝼蚁”常被代指力量弱小、无足轻重的动物或人。然而，生物学家眼中，蚂蚁却是生命演化史上最成功的类群之一，至少1亿年前它们就已经形成了复杂的社会组织，不仅闯过了凶险的白垩纪末大灭绝，还发展成为超过1.5万个现生物种的庞大家族。

蚂蚁因何如此成功？蚂蚁社会又是如何演化形成的？浙江大学生命演化研究中心张国捷团队组织的联合研究项目在著名学术期刊《细胞》发表长论文，揭示了蚂蚁社会系统的演化机制。

蚂蚁家族兴盛的秘密：高度社会化

蚂蚁是我们日常生活中最容易遇到的昆虫。科学家做过估算，如果把全球蚂蚁都集中在一起，它们的总重量会超过地球上所有野生鸟类和哺乳动物的总和。植被上、岩石下、土壤中……蚂蚁分布在除极地外的几乎所有陆地生态环境中，它是全球最成功的动物类群之一，也对生态系统发挥着重要的塑造作用。

蚂蚁的品级、社会组织和行为性状的演化

“高度社会化是蚂蚁成功的重要倚仗，不同蚂蚁物种演化出了从简单到高度复杂的社会组织形式，并且在社会行为方式具有非常多的多样化，这使它们能占据不同的生态位。”研究项目的主要发起人，论文通信作者，浙江大学生命演化研究中心教授张国捷教授表示，“通过研究，我们希望能回答，蚂蚁的社会性是如何发生和演化的，它们又是如何变得如此多样化？有哪些基因在这过程中起到了关键的推动作用？”

工蚁为什么都是“小光棍”？

蚁群社会里，存在两个最基本的阶层——繁殖品级和劳力品级。在繁殖品级中，存在雌性和雄性两种繁殖蚁，它们完成交配后，雄蚁很快走向死亡，而雌蚁则会脱落翅膀，钻入地下建立巢穴，成为蚁后。蚁后是巢穴中所有成员的母亲，巢内所有的工蚁都是它的女儿。

劳力品级的工蚁虽然与蚁后具有相同的基因，但其繁殖力被压制甚至有些完全失去了繁殖器官，它们在某种意义上是“中性”的，不承担生殖责任。在一些蚂蚁物种中，工蚁还会细分出更多大大小小不同的亚品级。例如，大头蚁中就存在特化的兵蚁，它们拥有厚重的上颚和发达的咬肌，专为战斗而生。

全异重头蚁的工蚁和超级兵蚁在体型上有显著差异

役奴蚁方结俄蚁工蚁（大）和奴隶蚁原蚁小工蚁（小）

“蚂蚁最初的交配制度为‘终身单配偶制’，这让后代间保持了紧密的亲缘关系，可能使得一些个体为群体放弃生殖机会，进而为生殖分工的出现奠定了基础。”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，研究发现保幼激素信号通路、丝裂原活化蛋白激酶信号通路（MAPK）等保守的分子调控通路，在不同品级之间的蚂蚁身上存在显著差异表达，而且在蚂蚁演化过程中受到强烈的自然选择，一些关键基因在不同蚂蚁类群之间的变化，塑造了蚂蚁多样的分工模式和社会组织形式。

蚂蚁演化策略：用旧基因实现新功能

“生殖分工的形成，在基因组层面留下了印记。”论文共同通信作者中国科学院昆明动物研究所的刘薇薇副研究员指出，“蚂蚁基因组在演化过程中频繁发生染色体重排现象，但我们发现有大约970个基因簇，在上亿年的蚂蚁演化历程中，维持了稳定的共线性。”

蚂蚁群体的发育和品级分化与动物个体的发育和细胞分化的具有很大的相似性

论文共同第一作者，南昌大学的青年教师熊子军博士补充指出，这些保守基因簇往往表现出协同表达模式，且部分基因在品级之间呈现出差异化表达。提示这些基因可能参与调控发育和代谢等基础生命过程，并在社会行为和组织结构的演化中发挥重要作用。

“在1.57亿年的演化过程中，蚂蚁产生了一系列社会性行为性状或者生理特征，如标记觅食路径、个体之间的交哺等。它们还产生了多种非凡的生存策略，如种植真菌、放牧蚜虫、劫掠其他蚂蚁、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介绍，蚂蚁一系列社会特征的形成和演化，也是核心调控网络的重编程和整合形成的，包括其生殖、觅食、营养代谢及内激素响应信号等，这种“旧基因，新功能”的策略，提示了生命演化的简约之美。

蚂蚁个体的生活史（左）和蚂蚁群体的生活史（右）

“通过比较具有不同社会组织结构的蚂蚁物种在社会性状和基因组上的差异，我们的研究显示，社会组织形式的变化是蚂蚁演化的重要推动力。在这过程中，保幼激素及MAPK等与品级分化相关的关键分子信号通路上关键基因的改变，在自然选择作用下，重塑了社会分工和社会组织复杂度，促进了不同蚂蚁之间在社会结构上的巨大差异。”张国捷总结说，“我们的研究也表明，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，最终促进了蚂蚁物种和社会性状的多样化。”

现代快报/现代+记者 是钟寅

（受访对象供图）