现代快报讯（记者 阿里亚）说起蚂蚁，我们每个人都不陌生，它分布广泛，几乎遍布世界的每一个角落。6月16日，权威学术期刊《自然·生态与演化》发表了我国科学家的一项最新研究。现代快报记者采访了解到，科研人员们通过对蚂蚁脑组织的研究，揭示了社会性昆虫伴随着社会分工而出现的脑特化现象。

△ 法老蚁的社会品级分化 刘薇薇等制图

  分工明确，工蚁只负责打理巢穴

  蚂蚁起源于1.4亿年前，现存约两万多个物种。它们分布广泛，是陆地上最兴盛的社会性昆虫类群，其总重量大体与地球上所有人类相当。

  蚂蚁不能独自存活，它们靠分工与合作，共同维持蚁巢的正常运转。因此，在一个蚁群中，逐渐分化出形态、生理与行为均不同的品级。一个成熟的典型蚂蚁群体内至少存在四种不同的成体形态，分别为：蚁后和蚁后的后代们，后者包括工蚁、雄蚁和新的处女繁殖蚁。

  为了研究蚂蚁社会分工的神经调控机制，中国科学院昆明动物研究所副研究员刘薇薇、浙江大学生命演化研究中心教授张国捷和深圳华大生命科学研究院研究员李启业、刘传宇等组成的联合研究团队，采用了单细胞转录组测序的研究手段，来解析蚂蚁大脑细胞类群。

  “虽然工蚁和蚁后具有同样的二倍体基因组，但却表现出明显的形态、生理和行为的分化。”论文的第一作者李启业告诉现代快报记者，多数蚂蚁物种的工蚁没有繁殖能力，它们只负责打理巢穴的事务。而繁殖任务是由繁殖蚁来承担的，未交配的繁殖蚁有翅膀。交配后雄蚁死亡，雌蚁翅膀脱落，成为真正的蚁后。

  李启业补充说，蚁后长期待在巢内，专职产卵，而且交配后其寿命会显著延长。而错过交配窗口期的处女繁殖蚁，其行为会逐渐偏向工蚁，从事部分育幼及觅食工作，而且其卵巢会逐渐萎缩。

△ 法老蚁不同品级脑结构三维结构重建 Bjarke H. Dethlefsen等绘图

  20余万个数据，揭示蚂蚁脑结构及功能

  工蚁、雄蚁、繁殖蚁……单独来看它们都并不完整，也没办法独立生存，有点像我们人体的不同器官。目前学界普遍认为，整窝蚂蚁是一个“超个体”。每个蚂蚁都是这个“超个体”的一个“细胞”，工蚁是它的“体细胞”，而繁殖蚁是它的“生殖细胞”。

  为了进一步揭示蚂蚁品级分化的内在机制，研究团队以法老蚁为模式生物，通过单细胞转录组测序技术展开了研究。法老蚁是一种适应性极强、对生长环境要求低、世界上广泛分布的蚂蚁。它们个体小、繁殖快，发育周期短，群体数量庞大。此外，还易于在实验室多代大量饲养。

  “通过深圳华大生命科学研究院自主研发的单细胞建库平台和测序技术，我们获得了涵盖法老蚁工蚁、处女繁殖蚁、蚁后、雄蚁四种全品级大脑总共20余万个高质量的单细胞核转录组数据。”此次论文的共同通讯作者刘传宇介绍，这是世界上首个全面覆盖一个蚂蚁社会中所有分工角色的单细胞图谱。

  论文的共同通讯作者刘薇薇表示，与人类社会的分工不同，蚂蚁的品级分化是生理上的。该团队的研究结果显示，蚂蚁不仅在体形上有明显的分化，在脑结构和功能上也存在明显的分化。比如负责高级认知功能的蘑菇体在工蚁中非常发达，嗅叶也很发达，而雄蚁则是视叶非常发达，雌性繁殖蚁的大脑则介于工蚁和雄蚁之间。

  “这意味着工蚁是更倾向于嗅觉感知的动物，这与我们对蚂蚁的一般认识吻合，而雄蚁则更依赖视觉。”刘薇薇说，相比工蚁，蚁后的寿命要长得多，比多数同体型的昆虫都要长。“我们也看到了处女繁殖蚁在交配后转变为蚁后的过程中，大脑发生了明显的可塑性变化。”

  论文的共同通讯作者张国捷总结说，不同品级个体的大脑有不同方向和程度的特化，彼此之间又功能互补，执行不同的社会行为和功能，从而使得整个蚁群能够同时拥有生殖、育幼、觅食、防御等全面的功能。这也使得蚂蚁在1.4亿年的生存竞争中获得优势，演化成为地球上极具优势的动物类群。

 （编辑 范文静）