天博研究揭示蚁群组成“超有机体”的分子机制—新闻—科学网

中新网昆明10月8日电 (记者 胡远航)记者8日从中科院昆明植物研究所获悉，该所研究员张国捷领衔的中外结合研究团队展现了蚂蚁群体以及多细胞生物于发育以及演化上的相似的地方，为将蚁群视为超无机体的理论找到了证据撑持。相干研究结果在近日于线揭晓于国际学术期刊《天然-生态与演化》上。

生命的演化布满了从简朴到繁杂的改变，如从单细胞生物到多细胞生物，从自力糊口的个别到有着高度分工的社会性群体。一些社会性虫豸，如蜜蜂、胡蜂、蚂蚁以及白蚁，因为有着明确的社会分工以及高度有序的社会构造，始终备受生物学家以及社会学家存眷，并被冠以 超无机体 或者 超个别 之名。于这一律念下，整个群体被以及多细胞生物个别类比，蚁后作为孳生等第被视为超无机体的 生殖细胞 ，而工蚁等劳动等第则被视为超无机体的 体细胞 。虽然该理论已经提出上百年，却始终逗留于假说阶段，没有确实的证据。人们对于蚁群怎样于发育历程中造成 超无机体 更是知之甚少。

张国捷领衔的中外结合研究团队经由过程联合超无机体假说以及表不雅遗传学模子，研究发明：于蚂蚁等第分解的初期，虽然蚁后与工蚁没有外部形态差异，但二者的基因调控收集已经经大相径庭。该研究以法老蚁以及切叶蚁为模式物种，对于差别发育阶段的蚂蚁个别举行微量RNA测序，阐发蚂蚁个别发育分解的表达图式。研究注解，跟着时间推移，蚁后与工蚁的基因表达差异逐渐增年夜，而统一等第个别间的基因表达则愈加相像。该征象与沃丁顿于1940年提出的表不雅遗传学模子所吻合。这一发明象征着蚁后以及工蚁的等第分解与细胞分解近似，其形态发育会限定于特定的分解渠道中(渠化)并朝着特定的方针进步。

研究职员称，于蚁后以及工蚁之间呈现渠化差异基因的功效，可以很好地注释咱们看到的差别蚂蚁工种履行的社会功效。蚁后婚飞后专门卖力孳生，它们的渠化基因多于翅肌细胞与卵巢表达；工蚁卖力寻食、赐顾帮衬幼虫等一样平常巢穴维护，它们的渠化基因则更多于年夜脑表达。这申明蚁后以及工蚁的基因表达再也不是为了自身存活，而是为了整个巢穴的繁衍生息。这显示天然选择使患上蚁窝内部的基因表达再也不是个别层面的顺应，而是超无机体层面的顺应。

此外，该研究还发明，差别物种间工蚁的发育转录组差异伟大，而蚁后则更为相似，与此相对于应的是统一物种内部的工蚁比蚁后更为多样。这提醒着蚁后的发育比工蚁更为守旧，渠化的水平更高。别的，研究还发明了一个最显著的渠化基因Freja，这个基因只于蚁后卵巢特异表达。于幼虫期间对于Freja敲降以后，蚁后体型显著减小，翅的发育发生异样，形态上与工蚁更为相似；对于成年蚁落伍行Freja敲降以后卵子发育遭到停滞。这注解Freja于蚁后的发育历程中对于体型以及翅表型的维持具备要害作用，并且对于成年蚁后卵子发育以及卵巢功效维持具备主要作用。这提醒渠化基因于蚂蚁等第分解中与等第特性的发育以及维持相干，并可能影响着蚂蚁的等第演化。

科研职员暗示，蚂蚁是研究生物社会举动以及超无机体构成的模式类群。经由过程研究蚂蚁的演化以及发育，为蚂蚁作为超无机体找到了更间接的证据，并发明超无机体以及多细胞生物的共通的地方。蚂蚁个别发育分解造成差别等第的�첩历程一样遵照沃丁顿描写的表不雅遗传调控模式。该研究成立了一套计较阐发要领，可以对于沃丁顿描写的无机体分解的渠化效应举行量化比力，从而对于每一个基因遭到天然选择压力以及发育约束力举行评估，并从中找到调控蚂蚁发育分工的主要调控基因。研究蚂蚁社会性的造成机制可认为研究生命繁杂性演化以及发育调控提供新思绪。(完)

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