螞蟻帝國：地球上微小征服者的隱祕世界與非凡生活

近日，浙江大學生命演化研究中心張國捷教授與中國科學院昆明動物研究所劉薇薇副研究員等，通過一項歷時數年的全球合作研究，對163種螞蟻基因組的比較分析，在國際頂級學術期刊《細胞》（Cell）上發表了一項重磅研究。研究揭示了螞蟻適應性輻射與社會性演化的遺傳基礎。

那麼，螞蟻是如何演化成地球上最龐大的社會系統之一？

以下內容節選自《螞蟻帝國：地球上微小征服者的隱祕世界與非凡生活》，較原文有刪節修改。

《螞蟻帝國：地球上微小征服者的隱祕世界與非凡生活》，[德]蘇珊·福伊齊克、[德]奧拉夫·弗裏切 著，陳志林、郭彬彬、冉浩 譯，江蘇鳳凰科學技術出版社2025年5月出版

螞蟻社會有着嚴格的等級制度，通常由蟻后、工蟻和雄蟻等不同品級組成。蟻后在等級制度的頂端，一個蟻羣有一隻還是幾隻蟻后，這取決於具體的物種。蟻后的臣民主要由工蟻組成，相比之下，蟻羣中雄蟻的數量非常少。首先，讓我們來談談工蟻，以及是什麼造成了雄蟻和工蟻之間微小但明確的差異。

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，我們普遍認爲個體的性別是由染色體決定的：帶有兩條X染色體的受精卵會發育成女孩，而帶有一條X染色體和一條 Y染色體的受精卵會發育成男孩。這種機制在人類中如此普遍，以至於我們試圖相信所有的動物都是如此。然而，大自然的多樣性遠不止於此。以鱷類爲例，它們的性別由孵化時的溫度來決定：如果孵化溫度低於30℃，卵就會發育成雌性；如果孵化溫度高於34℃，卵就會發育成雄性；而介於這兩者之間的溫度，則會孵化出兩種性別，性別比例會隨着溫度的變化而變化。對於像迪士尼動畫電影《海底總動員》中的尼莫這樣的小丑魚來說，性別完全取決於年齡：所有的小丑魚一開始都是雄性，一旦它們成熟，如果羣體中占主導地位的雌性死亡，它們有能力在一週內改變自己的性別。紫紅短鬚蟎主要分佈在熱帶地區，它們的性別決定方式更爲離奇：受一種細菌的影響，雄性在發育過程中會改變性別，所以這種蟎的種羣中幾乎都是雌性。

螞蟻的性別也不是由染色體決定的，而是取決於卵是否受精。受精卵會發育成雌蟻，而未受精卵則發育成雄蟻。這聽起來很簡單，但當我們仔細觀察蟻羣內部的關係時，就會發現它變得相當複雜。我們觀察到，雌蟻與其“姐妹”的親緣關係比它們與自己的子女或母親（蟻后）的親緣關係更密切。相比之下，鱷類、小丑魚、紫紅短鬚蟎和人類在兄弟姐妹、孩子和父母之間都表現出相同程度的親緣關係。蟻羣中這種奇怪的親緣關係解釋了它們各種各樣不可思議的異常行爲。其中一個事實是，大多數雌蟻不生育後代，而是把繁殖任務留給蟻后。

是的，沒錯，的確是這樣：在螞蟻的世界裏，只有蟻后纔有交配的權利——即便如此，這種情況通常只會發生一次。在持續幾個小時的婚飛中，蟻后通常只與一隻雄蟻交配，或者更罕見的是與幾隻雄蟻交配，並在此過程中努力收集它一生產卵所需的所有精子。它把精子保存在卵巢之間的一個特殊的儲精囊裏，在那裏精子可以奇蹟般地存活許多年（蟻后可以活到30歲左右）。利用這些儲備的精子，蟻后幾乎可以讓它產下的每一個卵都受精。由於受精卵只會發育成雌蟻， 因此蟻羣幾乎完全由雌蟻組成，分別爲雌性繁殖蟻和工蟻，所有的工蟻之間爲姐妹關係。 然而，不幸的是，蟻羣缺少人手，所以姐妹們不得不自行管理生活。它們將蟻后剛產下的卵搬運到育兒室並悉心照料。它們餵養幼蟲，以確保幼蟲穩定生長。它們保持後代的清潔，並使其遠離病原體。它們翻修巢穴，必要時還會再建一個新的巢穴。它們爲每個成員準備食物，並根據一個雖不公平但嚴格組織的制度進行分配。它們保衛蟻羣，抵禦各種規模的攻擊，必要時隨時準備犧牲自己。簡而言之，姐妹們做所有需要做的工作，這就是爲什麼我們通常不把它們稱爲姐妹， 而稱呼它們爲工蟻。

一隻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，每隻工蟻都擁有與蟻后相同的基因，但其中的許多基因已不再爲工蟻所需要，變得不活躍。例如，工蟻不需要翅膀，因爲它不需要離開巢穴去尋找配偶。因此，在工蟻的一生中，翅膀基因將保持不活躍狀態——儘管它們潛伏在工蟻的每一個細胞中。相比之下，負責照料幼蟲的基因必須比獨居昆蟲更早地啓動，因爲獨居昆蟲通常首先關心的是尋找食物，然後纔會產下後代並照顧它們。大量的基因開關必須被翻轉或調整。大自然用了數千萬年的時間進行試驗，淘汰了錯誤的嘗試，發展和保留了成功的嘗試，直到最後，至少在一億年前，第一批螞蟻——正如我們今天所認識的那樣，在恐龍的腳趾間爬行。在此期間，從中又發展出超過16000種不同特徵的螞蟻物種。