近日，浙江大學(xué)生命演化研究中心張國捷教授與中國科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所劉薇薇副研究員等，通過一項(xiàng)歷時(shí)數(shù)年的全球合作研究，對(duì)163種螞蟻基因組的比較分析，在國際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）上發(fā)表了一項(xiàng)重磅研究。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，螞蟻是如何演化成地球上最龐大的社會(huì)系統(tǒng)之一？

以下內(nèi)容節(jié)選自《螞蟻帝國：地球上微小征服者的隱秘世界與非凡生活》，較原文有刪節(jié)修改。

《螞蟻帝國：地球上微小征服者的隱秘世界與非凡生活》，[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，通常由蟻后、工蟻和雄蟻等不同品級(jí)組成。蟻后在等級(jí)制度的頂端，一個(gè)蟻群有一只還是幾只蟻后，這取決于具體的物種。蟻后的臣民主要由工蟻組成，相比之下，蟻群中雄蟻的數(shù)量非常少。首先，讓我們來談?wù)劰は仯约笆鞘裁丛斐闪诵巯伜凸は佒g微小但明確的差異。

變色弓背蟻帶翅的蟻后(右上)、雄蟻(左上)和工蟻(下)

就人類而言，我們普遍認(rèn)為個(gè)體的性別是由染色體決定的：帶有兩條X染色體的受精卵會(huì)發(fā)育成女孩，而帶有一條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)制在人類中如此普遍，以至于我們?cè)噲D相信所有的動(dòng)物都是如此。然而，大自然的多樣性遠(yuǎn)不止于此。以鱷類為例，它們的性別由孵化時(shí)的溫度來決定：如果孵化溫度低于30℃，卵就會(huì)發(fā)育成雌性；如果孵化溫度高于34℃，卵就會(huì)發(fā)育成雄性；而介于這兩者之間的溫度，則會(huì)孵化出兩種性別，性別比例會(huì)隨著溫度的變化而變化。對(duì)于像迪士尼動(dòng)畫電影《海底總動(dòng)員》中的尼莫這樣的小丑魚來說，性別完全取決于年齡：所有的小丑魚一開始都是雄性，一旦它們成熟，如果群體中占主導(dǎo)地位的雌性死亡，它們有能力在一周內(nèi)改變自己的性別。紫紅短須螨主要分布在熱帶地區(qū)，它們的性別決定方式更為離奇：受一種細(xì)菌的影響，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。

螞蟻的性別也不是由染色體決定的，而是取決于卵是否受精。受精卵會(huì)發(fā)育成雌蟻，而未受精卵則發(fā)育成雄蟻。這聽起來很簡單，但當(dāng)我們仔細(xì)觀察蟻群內(nèi)部的關(guān)系時(shí)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)它變得相當(dāng)復(fù)雜。我們觀察到，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、孩子和父母之間都表現(xiàn)出相同程度的親緣關(guān)系。蟻群中這種奇怪的親緣關(guān)系解釋了它們各種各樣不可思議的異常行為。其中一個(gè)事實(shí)是，大多數(shù)雌蟻不生育后代，而是把繁殖任務(wù)留給蟻后。

是的，沒錯(cuò)，的確是這樣：在螞蟻的世界里，只有蟻后才有交配的權(quán)利——即便如此，這種情況通常只會(huì)發(fā)生一次。在持續(xù)幾個(gè)小時(shí)的婚飛中，蟻后通常只與一只雄蟻交配，或者更罕見的是與幾只雄蟻交配，并在此過程中努力收集它一生產(chǎn)卵所需的所有精子。它把精子保存在卵巢之間的一個(gè)特殊的儲(chǔ)精囊里，在那里精子可以奇跡般地存活許多年（蟻后可以活到30歲左右）。利用這些儲(chǔ)備的精子，蟻后幾乎可以讓它產(chǎn)下的每一個(gè)卵都受精。由于受精卵只會(huì)發(fā)育成雌蟻， 因此蟻群幾乎完全由雌蟻組成，分別為雌性繁殖蟻和工蟻，所有的工蟻之間為姐妹關(guān)系。 然而，不幸的是，蟻群缺少人手，所以姐妹們不得不自行管理生活。它們將蟻后剛產(chǎn)下的卵搬運(yùn)到育兒室并悉心照料。它們喂養(yǎng)幼蟲，以確保幼蟲穩(wěn)定生長。它們保持后代的清潔，并使其遠(yuǎn)離病原體。它們翻修巢穴，必要時(shí)還會(huì)再建一個(gè)新的巢穴。它們?yōu)槊總€(gè)成員準(zhǔn)備食物，并根據(jù)一個(gè)雖不公平但嚴(yán)格組織的制度進(jìn)行分配。它們保衛(wèi)蟻群，抵御各種規(guī)模的攻擊，必要時(shí)隨時(shí)準(zhǔn)備犧牲自己。簡而言之，姐妹們做所有需要做的工作，這就是為什么我們通常不把它們稱為姐妹， 而稱呼它們?yōu)楣は仭?/p>

一只剛羽化的長刺切胸蟻的工蚊(左)正在幫助蟻后(右)照顧幼蟲和蛹

直到今天，每只工蟻都擁有與蟻后相同的基因，但其中的許多基因已不再為工蟻所需要，變得不活躍。例如，工蟻不需要翅膀，因?yàn)樗恍枰x開巢穴去尋找配偶。因此，在工蟻的一生中，翅膀基因?qū)⒈３植换钴S狀態(tài)——盡管它們潛伏在工蟻的每一個(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)居昆蟲更早地啟動(dòng)，因?yàn)楠?dú)居昆蟲通常首先關(guān)心的是尋找食物，然后才會(huì)產(chǎn)下后代并照顧它們。大量的基因開關(guān)必須被翻轉(zhuǎn)或調(diào)整。大自然用了數(shù)千萬年的時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，淘汰了錯(cuò)誤的嘗試，發(fā)展和保留了成功的嘗試，直到最后，至少在一億年前，第一批螞蟻——正如我們今天所認(rèn)識(shí)的那樣，在恐龍的腳趾間爬行。在此期間，從中又發(fā)展出超過16000種不同特征的螞蟻物種。