作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2018/4/18 9:20:37
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破解蚂蚁“蓄奴”之谜
由寄生蚂蚁进化而来

 

一只血红蚂蚁携带着一个新捕获的奴隶   图片来源:Kim Taylor/Minden Pictures

本报讯 每年夏天,血红林蚁(Formica sanguinea)—— 一种血红色的蚂蚁,都会完成一项任务,那就是捕捉奴隶。它们会潜入另一类蚂蚁,例如爱好和平的大黑蚂蚁(Formica fusca)的巢穴,杀死后者的蚁后,绑架蚁蛹并培育成下一代的奴隶。随着奴隶们在它们的新巢里孵化,这些蚂蚁似乎对自己被绑架的事情一无所知。它们会尽职尽责地收集食物,保卫整个种群,就好像这里是它们自己的家一样。

长期以来,科学家们一直想搞清楚,这种培养奴隶的行为是如何进化而来的。如今,新的证据表明,这些奴隶掠夺者最初只是暂时的寄生物种——这些蚂蚁把它们的卵产在其他蚂蚁的巢穴里,然后用那里的工蚁作为兼职保姆照顾自己的下一代。

科学家们一直不知道大黑蚂蚁被奴役的进化过程,这在很大程度上是因为他们不知道这个属中的蚂蚁物种是如何相互关联的。因此,瑞士洛桑大学分子生物学家Jonathan Romiguier和他的同事,对15种Formica蚂蚁的基因组进行了测序,并且对其基因关系进行了梳理,从而绘制出迄今为止最详尽的家族树。这棵树包括奴隶制造者的主要蚂蚁分支、不使用奴隶的蚂蚁物种,以及临时剥削“外国工人”的寄生蚂蚁物种。

这些家族树分支的顺序讲述了蚂蚁奴役过程是如何进化的。通过追踪到家族树的底部,研究人员发现,所有形式的Formica蚂蚁的祖先在没有培养奴隶的情况下形成了种群。而寄生的蚂蚁随后很快就出现了,在这种情况下,蚁后会把它们的卵产在邻近的巢穴中,并让当地的工蚁去照顾它们的后代。

研究人员报告说,另一个分支出现了分化,正是在那里,成熟的“主从”关系诞生了。因为奴隶制造者和寄生蚂蚁在它们自己独特的Formica家族树中被归为一体,因此Romiguier说他怀疑暂时的寄生行为是对奴隶行为的一种“预适应”。

研究人员在最近出版的《BMC进化生物学》杂志上报告了这一研究成果。

然而并不是每个人都对此表示赞同。美国坦佩市亚利桑那州立大学进化生物学家Christian Rabeling表示,尽管这项研究进一步加深了科学家对Formica蚂蚁进化历史的了解,但在175种已知蚂蚁物种中,家族树只占了不到10%,这是一个非常重要的限制。Rabeling说:“实际的景象比他们在论文中所描绘的要复杂得多。”

为了解决这个问题,研究小组用更大的数据集重新进行了这项分析,其中包括涉及更多蚂蚁物种,但质量较低的遗传数据。Romiguier说,他们的研究结果仍然能够成立,但还需要进一步的研究来确定。

而另一个悬而未决的问题则是更基本的问题——蚂蚁的基因如何使奴隶制得以进化?

并未参与该项研究的德国美因茨市约翰尼斯·古登堡大学进化生物学家Susanne Foitzik在另一个培养奴隶的蚂蚁家族(切叶蚁亚科)中发现了一些候选基因。Foitzik所发现的基因与制造一种化学伪装有关,这种伪装欺骗了邻近的蚂蚁,从而使后者欢迎奴隶制造者们进入它们的巢穴。

Romiguier如今也在寻找类似的帮助一些蚂蚁进入残酷的奴隶世界的遗传适应机制。

(赵熙熙)

《中国科学报》 (2018-04-18 第2版 国际)
 
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