探秘蚂蚁帝国：微小征服者的奇妙世界

近日，浙江大学生命演化研究中心张国捷教授与中国科学院昆明动物研究所刘薇薇副研究员等，历经数年开展全球合作研究，对163种蚂蚁基因组进行比较分析，在国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）上发表重磅研究，揭示了蚂蚁适应性辐射与社会性演化的遗传基础。

那么，蚂蚁究竟是如何演化成地球上最庞大的社会系统之一的呢？

以下内容节选自《探秘蚂蚁帝国：微小征服者的奇妙世界》，较原文有删节修改。

《探秘蚂蚁帝国：微小征服者的奇妙世界》， [德] 苏珊·福伊齐克、 [德] 奥拉夫·弗里切 著，陈志林、郭彬彬、冉浩 译，江苏凤凰科学技术出版社2025年5月出版

蚂蚁社会有着严格的等级制度，一般由蚁后、工蚁和雄蚁等不同品级构成。蚁后处于等级制度的顶端，一个蚁群中蚁后的数量是一只还是几只，取决于具体的物种。蚁后的臣民主要是工蚁，相比之下，蚁群中雄蚁的数量极少。接下来，我们先谈谈工蚁，以及雄蚁和工蚁之间微小却明确的差异是如何形成的。

变色弓背蚁带翅的蚁后 (右上)、雄蚁 (左上) 和工蚁 (下)

在人类认知中，个体的性别通常由染色体决定：带有两条X染色体的受精卵会发育成女孩，带有一条X染色体和一条Y染色体的受精卵会发育成男孩。这种机制在人类中极为普遍，以至于我们以为所有动物都是如此。但大自然的多样性远超想象。比如鳄类，它们的性别由孵化时的温度决定：孵化温度低于30℃，卵会发育成雌性；高于34℃，卵会发育成雄性；介于两者之间的温度，则会孵化出两种性别，性别比例随温度变化。像迪士尼动画电影《海底总动员》里的小丑鱼尼莫，性别完全取决于年龄：所有小丑鱼一开始都是雄性，成熟后，若群体中占主导地位的雌性死亡，它们能在一周内改变自己的性别。主要分布在热带地区的紫红短须螨，其性别决定方式更离奇：受一种细菌影响，雄性在发育过程中会改变性别，所以这种螨的种群中几乎都是雌性。

蚂蚁的性别并非由染色体决定，而是取决于卵是否受精。受精卵会发育成雌蚁，未受精卵则发育成雄蚁。这看似简单，然而仔细观察蚁群内部关系，就会发现情况相当复杂。我们发现，雌蚁与其“姐妹”的亲缘关系比它们与自己的子女或母亲（蚁后）的亲缘关系更密切。相比之下，鳄类、小丑鱼、紫红短须螨和人类在兄弟姐妹、孩子和父母之间的亲缘关系程度是相同的。蚁群中这种奇特的亲缘关系解释了它们诸多不可思议的异常行为。比如，大多数雌蚁不生育后代，而是把繁殖任务交给蚁后。

没错，在蚂蚁的世界里，只有蚁后有交配的权利，而且通常只交配一次。在持续几个小时的婚飞中，蚁后一般只与一只雄蚁交配，极少数情况下会与几只雄蚁交配，并在此过程中尽力收集一生产卵所需的所有精子。它把精子保存在卵巢之间的特殊储精囊里，精子能奇迹般地存活多年（蚁后能活到30岁左右）。借助这些储备的精子，蚁后几乎能让产下的每个卵都受精。由于受精卵只会发育成雌蚁，所以蚁群几乎全是雌蚁，包括雌性繁殖蚁和工蚁，所有工蚁都是姐妹关系。然而，蚁群人手不足，姐妹们只能自行管理生活。它们把蚁后刚产下的卵搬到育儿室悉心照料，喂养幼虫以保证其稳定生长，保持后代清洁并使其远离病原体，翻修巢穴，必要时还会新建巢穴，为每个成员准备食物并按严格却不公平的制度分配，保卫蚁群抵御各种攻击，必要时不惜牺牲自己。总之，姐妹们承担了所有工作，所以我们通常称它们为工蚁。

一只刚羽化的长刺切胸蚁的工蚁 (左) 正在帮助蚁后 (右) 照顾幼虫和蛹

直到现在，每只工蚁都拥有与蚁后相同的基因，但很多基因对工蚁来说已不再需要，变得不活跃。例如，工蚁不需要翅膀，因为它不用离开巢穴寻找配偶，所以在工蚁的一生中，翅膀基因会一直处于不活跃状态，尽管它们潜伏在工蚁的每个细胞中。相比之下，负责照料幼虫的基因必须比独居昆虫更早启动，因为独居昆虫通常先寻找食物，然后才会产卵并照顾后代。大量的基因开关需要被翻转或调整。大自然经过数千万年的试验，淘汰错误尝试，发展和保留成功尝试，至少在一亿年前，第一批我们如今所认识的蚂蚁在恐龙的脚趾间爬行。在此期间，又演化出超过16000种具有不同特征的蚂蚁物种。

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