文｜《中国科学报》见习记者 赵婉婷

2019年9月，刘聪来到哈佛大学做博士后，还见到了自己的学术偶像。

他的偶像是爱德华·威尔逊（Edward O. Wilson），后者被誉为“现代社会的达尔文”“社会生物学之父”。这位生物学巨擘还是一位高产的科普作家，其著作两次获得普利策奖。

见面时，刘聪带着威尔逊所著的《蚂蚁》——这是蚂蚁研究人员案头必备的“圣经”。

威尔逊给刘聪的签名

“当然，他后来又送了我很多签名书。”刘聪笑着回忆。

那是刘聪因威尔逊而选择研究蚂蚁的第7年，也是威尔逊研究蚂蚁的第70多个年头。共进午餐时，刘聪提起自己正在开展的研究，彼时90岁高龄的威尔逊很欣慰——这么多年过去，还有人继续做太平洋岛屿蚂蚁研究。

6年后的2025年9月，这项研究以刘聪为第一作者兼共同通讯作者，正式上线Science杂志。该研究利用群体遗传的方法，重建了斐济群岛的蚂蚁在数千年尺度上的种群动态，印证并扩展了威尔逊过去提出的理论。

刘聪与威尔逊2019年的合影

刘聪等发表的Science论文

1 验证

上世纪50年代，威尔逊在太平洋岛屿进行了多次蚂蚁调查与采样，并提出岛屿生物地理学理论与生物内循环理论。

威尔逊认为，岛屿物种往往遵循一个规律：最初入侵岛屿并扩张，随后在局部栖息地逐渐稳定并特化，最终随着竞争和环境变化走向衰退甚至灭绝。

“威尔逊的理论向我展示了如何通过研究岛屿蚂蚁的群落，来理解进化和生态的宏大规律。”了解威尔逊的理论后，刘聪受到很大的启发。

然而，物种演化和群落更替的时间尺度极长，即使实地连续考察数十年，也只能捕捉到其中的“瞬间截图”，威尔逊的理论因而很难真正被验证。

2012年，第二代测序技术快速发展，让科学家得以对大量个体的DNA片段进行高通量测序，并借助群体遗传学模型重建种群历史。这一年，刘聪赴日本冲绳科学与技术大学读博，他的博导Evan Economo的实验室藏有大量从斐济群岛采集的蚂蚁标本。这是验证威尔逊理论的好时机。

然而，这些蚂蚁标本是干制标本，DNA降解较严重。2014年，刘聪启程前往斐济，补充采集标本。

刘聪与同事曾借住在友善的当地人家中，也会爬上山顶，在火山口扎帐篷过夜。那两个月里，几乎天天下雨，采集过程因而十分狼狈，刘聪总是蹚在泥里，还不停地摔跤。对他来说，在太平洋小岛采集标本的时光“感觉是做梦一样”。

刘聪与同事在野外采集中

刘聪从新旧标本中筛选出127个物种的400余个种群，涉及4000多个蚂蚁标本。通过对比不同个体的基因序列就能建立群体遗传学模型，进一步推测种群在过去几千年的变化轨迹。

他分析发现，斐济蚂蚁群落至少经历了65次独立的定殖事件，并逐渐演化出88个特有种。它们主要分布在高海拔、受干扰较少的森林环境中。然而，约3000年前、人类到来之后，79%的本地特有种出现了衰退趋势。这种下降趋势在近300年欧洲殖民、商业农业扩张和外来物种引入后还在加剧。

与此同时，广布的太平洋本地种和外来种多见于低地和受扰动的生境，它们在新的生态格局下反而扩张。

这种“特有种衰退-外来种扩张”的格局与威尔逊的理论高度契合。

刘聪解释，环境变化中有“赢家”也有“输家”。这说明环境变化并不是单一方向地压缩所有物种，而会重塑群落格局。

2 阻力

这项研究从标本采集到最终发表，经历了一个漫长的过程。

2017年，刘聪完成了标本的分子实验和测序工作。但4000多份标本中，不少原本靠形态学鉴定的物种需重新修正——有的要拆分为多个物种，有的则需合并。为了保证结果的准确性，刘聪不得不花费大量时间系统厘清物种边界。

后续的系统发育重建、群体遗传学建模及多种生物信息学分析，因涉及庞大数据与复杂运算，进一步拉长了研究周期。

2024年8月，刘聪终于将论文投至Science。收到积极反馈的同时，一位审稿人提出一个关键问题：你们使用的不是全基因组测序，而是简化基因组测序（RADseq）方法。这种方法是否足够可靠？会不会影响结论的稳健性？

审稿人对RADseq的质疑在刘聪的预料之中。为此，他进行了大量交叉验证，在不同种群、不同参数设置下重复分析，结果都高度一致，从而证明了研究结论的稳健性。

至于为什么不用全基因组测序，原因很简单——贵。

刘聪笑言，给4000多份标本做全基因组测序将花费上百万，这是一个生物多样性课题组无法负担的开销。他坦言，这项研究还是“蹭”着一个大型生物多样性调查项目才得以开展，而那项调查更侧重珊瑚等热点海洋生物类群。

刘聪在2021年完成哈佛的博士后工作后，一直通过申请项目经费继续在哈佛大学比较动物学博物馆开展研究。他并非“编内”人员，更像一名高阶的博士后。刘聪坦言，如今经费申请难上加难。

但无论是回国，还是继续在美申请，刘聪都会将蚂蚁研究继续下去。

原因很简单，蚂蚁很好玩。“蚂蚁的自然历史特别丰富。有的蚂蚁是单蚁后的，有的是多蚁后的，有吸血的，有吐丝的，还有奴役别的蚂蚁的……”谈起这类酷酷的生物，刘聪滔滔不绝。

更为重要的是，蚂蚁的存在无比关键。

蚂蚁几乎存在于所有的陆地生态系统。它们是挖掘搬运土壤、促进土壤循环、分解有机物的生态工程师，能促进种子的传播，还通过调节害虫的数量参与生物防治。

尽管如此，人类对蚂蚁的了解仍然有限。全球已知的蚂蚁种类超过1.6万种，但它们背后的生态角色、演化历史和功能多样性还有许多未解之谜。“我们看到的，可能只是冰山一角。”刘聪告诉《中国科学报》。

而刘聪要做的，就是一点点破译蚂蚁的自然密码。

2022年，刘聪汇报斐济蚂蚁项目的进展

3 传承

刘聪儿时曾出于兴趣养过蚂蚁，但真正爱上蚂蚁，是读研之后。

2012年，刘聪在中国科学院西双版纳热带植物园（简称“版纳植物园”）读研，其间开始了解威尔逊的蚂蚁研究，并逐渐意识到蚂蚁系统极具研究潜力。

通过在版纳植物园学习与生活，刘聪自然而然地发现了一个科学问题：云南不少热带雨林被橡胶林取代，这种环境变化会对蚂蚁造成怎样的影响？

带着这样的问题，他决心攻读博士。读博期间，刘聪在完成版纳蚂蚁调查后，便开启了斐济群岛的蚂蚁研究。

刘聪在斐济

2018年，刘聪在深圳参加亚洲演化生物学大会。他主动上前与美国科学院院士、哈佛大学教授Naomi Pierce交流，询问是否有合适的博士后项目。毕竟，哈佛是“梦校”般的存在——那是威尔逊求学、任教一生的地方，其校内的比较动物学博物馆还收藏着全世界最丰富的蚂蚁模式标本。

巧的是，哈佛次年即将启动一个全新的生物多样性博士后奖学金项目，而这个项目正是他的学术偶像威尔逊设立的。

2019年，经过激烈竞争，刘聪成为该项目“唯二”的入选者。他进入哈佛大学，在Pierce的指导下开启博士后工作。

威尔逊每周二会来办公室。蚂蚁馆的一小撮科研人员就会趁机聚在威尔逊的办公室闲聊、共进午餐。

刘聪在博士后项目的资助下，开展了横断山蚂蚁多样性研究，其间也得到了威尔逊的鼓励：“山地昆虫多样性是一个非常重要却仍有许多未知的领域，整理横断山蚂蚁名录是一份重要的贡献。”

威尔逊还送给刘聪一份1958年发表的论文稿件。威尔逊当年原打算将自己的出版物送给他的学术启蒙人、美国昆虫学家William Mann。现在，它成为了传承给刘聪的礼物。

2020年，刘聪出版了横断山蚂蚁多样性专著，并特意送给威尔逊一本。

次年冬日，威尔逊在医院逝世了。刘聪与同事整理威尔逊的遗物时，看到了威尔逊书桌上的这本专著。

当时专著尚未印封皮，威尔逊就亲自在空白的封面上写下标题与刘聪的名字。翻开这本170多页的专著，刘聪还看到了威尔逊的细致批注。

刘聪的横断山蚂蚁多样性专著

“You should keep it, Ed wants you to keep it.”（你应该留着它，威尔逊希望你留着它。）威尔逊生前的秘书把书递到刘聪手里。

看着偶像的字迹，刘聪感慨万千。“它不仅是一份学术的传承，也是我个人科研旅程中最珍贵的记忆。”

作为一名研究生物演化的科学家，刘聪相信随机事件与时机的力量。

在生物演化理论中，“随机性”是驱动演化的重要动力之一。它指的是某些关键事件的发生概率不受生物“主观需求”或“适应性目标”的直接控制，却可能长期深刻改变种群的基因组成。自然选择则在这些随机变异的基础上进行非随机的筛选。

刘聪的本科就读于安徽师范大学，当时差点去当高中生物老师。但一个念头总是闪过：去中国生物多样性最丰富的地方之一看看。于是，他便开启了学术生涯，得到了版纳植物园研究员彭艳琼手把手地指导，又在威尔逊的书中坚定了人生的目标与方向，最终来到蚂蚁研究者的殿堂。

“随机”选择中的必然，是刘聪不变的热情。“念念不忘，必有回响。”

刘聪目前开展的课题是蚂蚁颜色的演化与适应。他解释，这有助于理解蚂蚁如何在多样而复杂的世界中适应并生存。

“你选的课题，就跟你的真爱一样，必须让你感兴趣、充满热情、愿意为它奉献一生，并且乐在其中。”威尔逊在《给年轻科学家的信》一书中，给出这句“忠告”，刘聪一直在践行。

刘聪的工作桌

相关论文信息：

https://doi.org/10.1126/science.ads3004 

*文中图片均由受访者提供